Технології та інжиніринг

Вплив добавок нанорозмірного оксиду алюмінію на структуру та реологічні властивості суміші поліпропілен/співполіамід

Мета. Дослідження впливу концентрації наночастинок оксиду алюмінію на мікро- та макрореологічні властивості розплаву суміші поліпропілен/співполіамід (ПП/СПА) для регулювання морфології нанонаповнених композитів. Методика. Вихідні полімери і нанодобавку змішували у розплаві на черв’ячно-дисковому екструдері. Ступінь диспергування компоненту дисперсної фази в матриці оцінювали за мікрофотографіями поперечних зрізів екструдатів сумішей. Типи структур ПП та їх розмірні характеристики вивчали за допомогою оптичного мікроскопу. Ефективну в’язкість розплавів визначали за допомогою мікровіскозиметра МВ-2, а еластичність розраховували як відношення діаметрів екструдату та фільєри. Результати. Показано, що введення в суміш ПП/СПА (0,1÷3,0) мас. % наночастинок Al2O3 дає можливість керувати процесом структуроутворення компоненту дисперсної фази. При цьому зменшується середній діаметр ПП мікрофібрил та зростає їх масова доля. Максимальний ефект досягнуто за вмісту нанодобавки 1,0 мас. %. Встановлено, що макрореологічні властивості розплавів нанонаповнених систем визначаються їх морфологією. Формування анізотропних структур (ПП мікрофібрил) з меншими діаметрами обумовлює падіння в’язкості та зростання еластичності розплавів сумішей, на відміну від аналогічних показників для ПП і СПА. Наукова новизна. Показано, що наночастинки оксиду алюмінію не впливають на тип морфології термодинамічно несумісної суміші ПП/СПА – в нанонаповнених композиціях, як і у вихідній, утворюється мікрофібрилярна структура. Модифікуюча дія нанодобавки проявляється у формуванні більшої кількості ПП мікрофібрил та зменшенні їх розмірних характеристик. Практична значимість. Досліджена нанодобавка не перешкоджає стабільній переробці суміші ПП/СПА у волокна і плівки на екструзійному обладнанні та не ускладнює процес екстракції матричного полімеру із композиційних екструдатів. Введення наночастинок Al2O3 дозволить одержувати композиційні вироби та тонковолокнисті матеріали з покращеними характеристиками за рахунок регулювання фазової морфології

полімери, суміші, наночастинки, морфологія, в’язкість, еластичність