Композиция на основе полиолефина с повышенными прочностными свойствами

(54) КОМПОЗИЦИЯ НА ОСНОВЕ ПОЛИОЛЕФИНА(71) Заявитель Учреждение образования Гродненский государственный университет имени Янки Купалы (ВУ)(72) Авторы Струк Василий Александрович Скаскевич Александр Алек сандрович Кравченко Виктор Иванович (ВУ)(73) Патентообладатель Учреждение образования Гродненский государственный университет имени Янки Купалы (ВУ)Композиция на основе полиолефина с повышенными прочностными свойствами, содержащая полиолефин и модификатор, отличающаяся тем, что в качестве модификатора содержит ультрадисперсное углеродное вещество кластерного строения с размером единичных частиц 4-30 нм и удельной поверхностью 300 1 30 м 2/г, представляющее собой смесь алмазоподобного, графитоподобного и сажеподобного углерода, при следующемИзобретение относится К области полимерного материаловедения, а именно К конструкционным полимерным материалам, И может быть использовано в производстве изделий из полимерных материалов конструкционного назначения.Современные Материалы на основе полимеров представляют собой многокомпонентные системы, причем введение в состав полимерного материала различного рода добавок позволяет значительно улучщить необходимые свойства связующего, а в ряде случаев и комплекс свойств.Ультрадисперсное углеродсодержащее вещество (щихта) представляет собой смесь алмазоподобного, графитоподобного и сажеподобного углерода, которую получают из бризантных веществ эксплозивным синтезом при отрицательном кислородном балансе. Размер единичных частиц щихты находится в пределах 4-30 нм, а образуемые кластеры обладают показателем удельной поверхности около 300 1 30 м 2/г, что определяется технологией получения ультрадисперсного углеродсодержащего вещества.Наибольщее распространение ультрадисперсная щихта нащла в машиностроении, в частности в качестве компоненты антифрикционных присадок смазочных композиций 1,смазочно-охлаждающих жидкостей для обработки металлов 2, а также полировальной пасты 3. Установлена эффективность использования ультрадисперсных кластеров углерода для модифицирования антифрикционного гальванического покрытия на основе хрома 4.Наиболее близкой к заявляемому изобретению является композиция на основе политетрафторэтилена (ПТФЭ), модифицированного углеродной щихтой - УДАГ 5, п. 4.3. Содержание модификатора в полимерном связующем составляло 0,2-4 мас. . Установлено, что при увеличении содержания модификатора в указанном диапазоне происходит монотонное снижение предела прочности при разрыве и относительного удлинения, а также снижается массовый износ композиции при содержании УДАГ 2 мас. . Механизм модифицирующего влияния заключается в увеличении числа центров кристаллизации, что приводит к уменьщению размеров сферолитов, т.е. модифицирование полимерной матриць 1 происходит на надмолекулярном уровне. При содержании УДАГ в ПТФЭ в пределах 0,2 мас. повыщается предел прочности при разрыве на 10 . К недостаткам данной работы можно отнести ограничение исследований эффекта модифицирования одним полимерным связующим класса фторсодержащих полимеров, а также отсутствие данных о влиянии концентраций модификатора менее 0,2 мас. на свойства полимерной матрицы.Предел прочности при Полимерное Ультрадисперсное углеродсо- растяжении б МПа связующее держащее веществоПолиэтилен высокого давления 1 100 - 12 1 0,599,45-99,55 0,45-0,55 Полиэтилен низкого давления 100 99,97-99,99 0,01-0,03Задача изобретения - оптимизация состава КОМПОЗИЦИОННЫХ материалов конструкционного назначения на основе полиолефинов, модифицированных ультрадисперснь 1 м углеродсодержащим веществом. Сущность изобретения заключается в использовании композиции следующего состава ультрадисперсное углеродсодержащее вещество кластерного строения(графитоподобная фаза 60-70 , алмазоподобная фаза 20-30 , сажеподобная фаза 10-20 ) с размерами частиц 4-30 нм и удельной поверхностью 300 1 30 м 2/г - 0,05-0,1 мас. и полимерное связующее класса полиолефинов - 99,90-99,95 мас. . Для достижения набольщего эффекта упрочнения полимерных материалов на основе полиолефинов наиболее эффективным соотнощением модификатор-полимер является отнощение 121999 - 12999 (табл. 1).При испытании предела прочности при одноосном растяжении полиолефинов, модифицированных углеродной щихтой, установлено оптимальное соотношение компонентов(табл. 2), значения дисперсности (табл. 3) и показателя удельной поверхности (табл. 4) компонентов, входящих в состав модификатора, оказывающих оптимальное влияние на свойства материала. Использование ультрадисперсного углеродсодержащего вещества дисперсностью менее 1 нм и удельной поверхностью более 330 м 2/г для модифицирования полиолефинов не представляется возможным в связи с технологическими особенностями получения модификаторов. Для оценки влияния дисперсности и удельной поверхности модификатора на прочностные свойства полиолефинов в качестве модельного состава(аналога) использовали механические смеси алмазного порощка, используемого для приготовления алмазных паст для полировки стекол, коллоидно-графитового препарата С-1,технического углерода К-354, а также диоксид кремния БС-100.Предел прочности Полиэтилена низкого давлеНе п/п Алмазоподобная Графитоподобная Аморфная фаза ния при содержании 1 2 3фаза углерода фаза углерода углерода модификатора 0,05-0,1 , МПа 20-30 60-70 10-20 27 1 0,5 60-70 20-30 10-20 23 1 1дисперсность компонентов модификатора, нм Предел прочности полиэтилена низкого давленияМ / о п п Алмазоподобная Графитоподобная Аморфная фаза при содержании Модифшфаза углерода фаза углерода углерода Катера ОО 5 О 1 МПаПредел прочности полиэтиНе п/п Модификатор Удельная поверхность, м 2/г Лена НИЗКОГО Давления при содержании модификатора 0,05-0,1 , МПа Ультрадисперсное углеродсодержаЩее 300 1 30 27 1 0,5 вещество 19 1 1Наиболее эффективным является состав модификатора, содержащий 20-30 мас. алмазоподобной фазы углерода, 60-70 мас. - графитоподобной и 10-20 мас. - аморфной сажеподобной с размером частиц 4-30 нм.Модифицирование полиолефинов ультрадисперснь 1 м углеродсодержащим веществом снижает величину абразивного износа полимеров на основе СЭВА 117 (1), СЭВА 113 (2),СЭВА 1 16 (3), ПЭВД 158 (4), ПЭНД 277-03 (5), ПП 2102 (6) на 30-60 в пределах 0,05-0,1 мас. содержания модификатора в полимерном связующем в зависимости от состава(фиг. 1). Полиолефинь 1, модифицированные углеродной щихтой, могут промыщленно перерабать 1 ваться всеми традиционными методами, в частности методами литья под давлением и экструзией, о чем свидетельствует значение показателя текучести расплава полимеров (табл. 5).4. Лещик С.Д., Струк В.А. Влияние фазы ультрадисперсного алмаза на трибологические свойства покрытий на основе гальванического хрома // Трение и износ. - 1999. Т. 20. - Не 6. - С. 653-659.Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.