Изображение: СИБУР
Одной из проблем российского полимерного рынка является узость марочного ассортимента отечественных полимеров. Расширить его может позволить применение модификаторов, хорошо совместимых с распространенными стандартными марками. Ранее нами были опубликованы экспериментальные данные исследования полимерных композитов, наполненных тонкодисперсным гидрофобизированным карбонатом кальция [1– 3]. В рамках данных работ были среди прочего получены интересные результаты в отношении такого модификатора, как этилен-октеновый сополимер. Это послужило поводом для более глубокого исследования его влияния на свойства композиций такого распространенного класса полимеров как ПЭ, что, собственно, и стало целью данной работы.
1. Объекты и методики исследований
Базовым объектом исследований в работе служил ПЭНП марки 11503-070, пригодный к переработке экструзией и литьем под давлением. В качестве модификатора был выбран полиолефиновый ТПЭ марки POE Solumer 875, представляющий собой этилен-октеновый сополимер сверхнизкой плотности, полученный по технологии Nexlene. Применяется для производства компаундов, используемых в автомобильной, кабельной и обувной отраслях промышленности, а также для изготовления упаковки и уплотнителей.
Компаунды на основе ПЭНП, Solumer 875L и их смесей перерабатывали в двухшнековом экструдере с диаметром шнеков 16 мм при следующих температурах по зонам, характерных для переработки выбранных ПЭНП и ТПЭ:
- 1-я зона: 115 °С;
- 2-я зона: 125 °С;
- 3-я зона: 140 °С;
- 4-я зона: 145 °С;
- 5-я зона: 145 °С.
Полученные на выходе из экструдера стренги охлаждали, измельчали в гранулы размером 2–4 мм, загружали в лабораторный одношнековый экструдер с диаметром шнека 12 мм и экструдировали через плоскощелевую головку шириной 130 мм. При этом использовали барьерный шнек, который в процессе экструзии обеспечивал хорошую гомогенизацию смеси, а также высокое качество готовой пленки.
Механические испытания полученных пленок проводили на разрывной машине РМ-50 при температуре 25±2 ℃, относительной влажности 55±5 % и скорости деформирования образцов 100 мм/мин.
Данные о плотности, показателе текучести расплава (ПТР), прочности при растяжении и относительном удлинении при разрыве приведены в таблице.
Характеристики объектов исследования – ПЭНП и ТПЭ
2. Результаты эксперимента и их обсуждение
С точки зрения реологической совместимости выбранных ПЭНП и ТПЭ проблем с их совместной экструзионной переработкой не следовало ожидать ввиду достаточно близких значений ПТР – 7 и 5 г/10 мин, соответственно. Так, собственно, и оказалось. Единственное, что можно отметить, так это более сильное влияние ТПЭ на ПТР компаундов, чем ПЭНП, на что указывает отклонение соответствующей зависимости от закона аддитивности (рис. 1).
Рис. 1. Зависимость ПТР композиции ПЭ и ТПЭ Solumer от концентрации ТПЭ
Неожиданные результаты были нами обнаружены при механических испытаниях композиций выбранных полимеров, позволяющие говорить о cинергии их взаимодействия. Оказалось, что при концентрации ТПЭ Solumer, равной около 30 % мас., прочность при растяжении полученных смесевых пленок возрастает почти в 1,5 раза (рис. 2, а), а относительное удлинение при разрыве – даже в 3 раза (рис. 2, б) по сравнению с соответствующими показателями ПЭНП. Полученные результаты были также в той или иной степени выше, чем у ТПЭ.
Поскольку сведений об аналогах выявленному эффекту в доступных литературных источниках не имеется, в настоящее время исследования направлены на выявление его причин.
Рис. 2. Зависимости прочности при растяжении sр (а) и относительного удлинения при разрыве eр (б) композиции ПЭ и ТПЭ Solumer от концентрации ТПЭ
Вывод
Таким образом, впервые обнаружен синергический эффект взаимодействия ПЭНП и ТПЭ выбранных марок. Выявление и исследование его механизма могут позволить распространить полученные данные на другие существующие полимеры в целях расширения их марочного ассортимента с улучшенными свойствами.
Литература
- Myasoedovaa V. V., Vasilyev I. Yu., Gracheva A. V., Shakhova A. V. Extrusion Processing of Polypropylene/Ethylene-Octene Copolymer Recycled Composite Material // Polymer Science. – 2022. – Vol. 15. – No. 4. – Р. 567–572.
- Голобоков Д. А., Мясоедова В. В. Получение композитов полиэтилен / сополимер этилен-октена / СаСO3 смешением в расплавах и регулирование их эластичности // Химическая безопасность – 2022. – № 6. – С. 65–80.
- Myasoedova V. V., Thomas S., Maria Y. J. Chemical Physics of Polymer Nanocomposites: Processing, Morphology, Structure, Thermodynamics, Rheology // Wiley‐VCH GmbH, 2024, 1010 p. [Электронный ресурс]. – URL: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/book/10.1002/9783527837021 (дата обращения: 23.06.2025).
The Synergy of LDPE and THE Interaction
M. A. Sutyaginsky,V. V. Myasoedova
The results of a study of compositions of LDPE and polyolefin TPE in the form of an ethylene-octene copolymer in a wide range of their concentrations are presented. It has been established that the modification of LDPE with this TPE makes it possible to significantly improve the elastic-strength properties of these compositions in comparison with the initial components and thereby expand the possible areas of practical application of the new compound.
Опубликовано в журнале «Полимерные материалы» № 7 (314) 2025 г., с. 38-40.
