Plastics_1_2_2015

w w w . p l a s t i c s . r u 16 ТЕМА НОМЕРА /ТПЭ И КАУЧУКИ П Л А С Т И К С № 1 - 2 ( 1 4 2 ) 2 0 1 5 в полиэтилене низкого давления примерно 5% от общего числа цепей в полной мере вы- полняютфункциипроходныхмежду кристал- лами, то есть держат механическую нагрузку. Мерой плотности проходных цепей может служить скорость прорастания квазихруп- ких трещин при длительных механических испытаниях полиолефинов [9]. В ряде случаев синергизм механических свойств смесей полиолефинов может быть объяснен именно образованием проходных цепей между морфологическими образова- ниями. Для того чтобы макромолекулы играли роль проходных цепей, необходимо наличие достаточно длинных фрагментов, связанных с морфологическими структурами разных компонентов смесей. Длина проходной цепи должна быть до- статочно велика для того, чтобы пересечь межфазную границу и надежно зафиксиро- ваться как минимум в двух соединяемых фа- зовых частицах. Макромолекулы, которые не подходят под определение проходных цепей, становятся «молекулярным балластом». При этом, для того чтобы проходная цепь выпол- няла функции механически активной цепи, важно, чтобы время релаксации (разрушение всех взаимодействий фрагментов проходной цепи с окружающими макромолекулами) было больше времени наблюдения. С учетом изложенных представлений за- дача оптимизации термопластичной компо- зиции заключается в увеличении доли меха- нически активных проходных цепей. Способность макромолекул выполнять функцию проходных цепей определяется их мономернымсоставом (впервуюочередь зада- ющимхарактер взаимодействиймежду данной макромолекулойиконкретноймикрофазой) и молекулярной массой, шириной межфазных слоев, а также временем наблюдения. Иначе говоря, те молекулы, которые спо- собны выполнять функции проходных цепей при кратковременных испытаниях, могут оказаться недостаточно крупными (иметь слишком короткое время релаксации) для обеспечения высоких показателей при дли- тельных испытаниях (например, при оценке длительной прочности). Принцип комплементарности Для объяснения синергических эффектов может быть использован также принцип ком- плементарности: сверхаддитивные свойства наблюдаются, если второй компонент об- ладает свойствами, которых нет у первого компонента смеси. Например, в смеси полиэтилена высокого давления (ПЭВД) и этилен-пропиленового каучука (ЭПК) высокомолекулярные фрак- ции каучука компенсируют дефицит высоко- молекулярных фракций полиэтилена (рис. 2). В своюочередь полиэтилен вносит свой вклад кристалличностью, дефицитной в каучуковой фазе [4]. Следует добавить, что ЭПК, специально выбранный для демонстрации синергиче- ского эффекта, отличается высокой кон- центрацией этиленовых звеньев [4], а ПЭВД содержит короткоцепные разветвления, что очевидным образом улучшает совместимость компонентов, которая являетсянеобходимым условием проявления синергизма в смесях сополимеров олефинов. Подобные сверхаддитивные деформа- ционно-прочностные и адгезионные по- казатели смесей сэвиленов, обнаруженные в ряде работ О.В. Стоянова и сотрудников [5-7], логично объяснить следующим об- разом. Сэвилен с большой концентрацией винилацетатных звеньев вносит свой вклад в свойства интенсивным межмолекулярным взаимодействием, а второй компонент—вы- сокомолекулярной фракцией, способной образовать проходные цепи между морфо- логическими элементами. При этом, есте- ственно, синергизм наблюдается в хорошо смешиваемых композициях полимерных компонентов, наиболее близких по поляр- ности. Изложенные выше представления использованы для целенаправленной опти- мизации эксплуатационно важных свойств композиций [4, 10]. ПП/ЭПК-смеси Смесям полипропилена (ПП) с этилен- пропиленовыми каучуками (ЭПК) посвяще- но большое количество работ, однако такие факторы, как вязкость ПП, вязкость ЭПК, содержание звеньев пропилена в каучуке, Наполненные (20 м.ч. каолина и 10 м.ч. технического углерода) композиции Ненаполненные композиции 0 25 50 75 100 18 16 14 12 10 8 6 σ , МПа ПЭВД, масс. % Рисунок 2. Влияние концентрации ПЭВД в смеси с ЭПК на предел прочности при разрыве ( σ ) ненаполненных и наполненных композиций [4]