Композиционный термопластичный материал

дефектного слоя, резко снижающего физико-механические характеристики композиционных материалов, особенно при деформировании растяжением. Для обеспечения заданных прочностных показателей необходима специальная обработка Минеральных частиц активными компонентами. При наполнении существенно изменяются реологические показатели композиционного материала, что затрудняет его переработку методом литья под давлением и приводит к повышенному износу оборудования. Кроме того, наполненные композиционные материалы, содержащие 20-60 мас. минерального компонента, плохо перерабать 1 ваются в изделия методом экструзии и технологией волокнообразования. При небольщих содержаниях минерального неактивного наполнителя (до 5 мас. ) существенного повыщения физико-механических характеристик композиционного материала не происходит.К числу щироко распространенных полимерных материалов для изготовления функциональных композитов относятся полиолефины, в том числе полипропилен, обладающие сочетанием высокой химической стойкости, достаточных прочностных характеристик и технологичности переработки. Для повыщения эксплуатационных характеристик полиолефинь 1 модифицируют минеральными наполнителями асбестом, тальком и др.Известны композиционные материалы, содержащие в качестве функционального наполнителя минеральные вещества типа сернокислого бария 1, фосфогипса 2, мрамора,травертина, туфа 3. Минеральные наполнители, введенные в состав композиционного материала в количестве 10-60 мас. , увеличивают его износостойкость при трении без смазки, прочность при сжатии, твердость. Вместе с тем весьма существенно уменьшается показатель прочности при растяжении, увеличивается вязкость расплава, снижается ударная вязкость материала. Это обусловлено увеличением дефектности матрицы при ее модифицировании неактивным наполнителем. Обработка минерального наполнителя фторалканом (ФА) дополнительно повыщает износостойкость вследствие формирования устойчивых перенесенных слоев на поверхности трения сопряженного контроля 3. Показатель стойкости к абразивному изнащиванию снижается.Известны композиционные материалы на основе полиолефинов (ПЭНД и ПЭВД), содержащие 20 мас. талька 4 или 20 мас. каолина 4, 5 и дополнительно светостабилизатор (2 мас. ) и антикоррозионную добавку (0,1 мас. ). Такие материалы обладают стабильной усадкой, устойчивы к воздействию атмосферных факторов. Однако стабильность к знакопеременным нагрузкам недостаточна из-за высокого содержания минерального наполнителя.Прототипом изобретения является композиционный материал на основе полипропилена, содержащий от 20 до 60 мас. талька, выпускаемый в соответствии с ТУ 6-05-1983-87 по маркам 21060-16-Т 20, 21060-29-Т 20 21060-16-Т 40 21060-29-Т 40 5. Данный материал обладает достаточно высокими прочностными характеристиками, однако имеют невысокую абразивную износостойкость, стойкость к воздействию знакопеременных нагрузок и стойкость к растрескиванию под напряжением. Это обусловлено высоким содержанием минерального наполнителя, приводящего к увеличению вязкости расплава и уровня остаточных напряжений в материале.Задача изобретения состоит в разработке композиционного термопластичного материала на основе полипропилена с повыщенной абразивностью и стойкостью к воздействию знакопеременных нагрузок.Поставленная задача рещается тем, что композиционный термопластичный материал на основе полипропилена, содержащий минеральный наполнитель и модификатор, в качестве минерального наполнителя содержит механоактивированный в измельчителе ударного действия силикатсодержащий минерал слоистого или каркасного строения, а в качестве модификатора - олефиновый олигомер или полимер с молекулярной массой 400-70000 при следующем соотнощении компонентов, мас.Существенность отличий Изобретения заключается в использовании механически активных силикатсодержащих минералов слоистого или каркасного строения, введении силикатсодержащих Минеральных наполнителей в допинговом содержании (0,01 1,0 мас. ) модифицировании Минеральных наполнителей олефиновым олигомером или полимером с молекулярной массой от 400 до 70000 ед. при содержании модификатора 0,1-0,5 мас. .Сущность заявленного технического решения состоит в следующем. Отдельные виды слоистых или каркасных силикатсодержащих минералов при механическом активировании приобретают устойчивое электретное состояние, т.к. содержит некомпенсированный заряд с большим временем релаксации. Образование этого заряда обусловлено особенностями строения таких минералов, имеющих структуру каркаса или отдельных слоев, состоящего из тетраэдров или октаэдров, построенных из атомов кремния (51), кислорода (02). В центре этих структурных ячеек или между слоями расположены катионы различных металлов АГЗ,Ре, Ре, На), К), Мда и др. При механическом разрушении макрообразцов происходит статистическое распределение заряженных частиц на ювенильных (свежеобразованных) поверхностях скола, что приводит к образованию элекретной структуры и большими временами релаксации заряда (от нескольких месяцев до нескольких лет). Подобные типы электретов образуются при специальном виде воздействия - активации в измельчителях ударного действия типа дисмембраторов, дезинтеграторов, молотовых мельниц. При использовании других типов измельчителей типа шаровых мельниц или истирающих устройств активации практически не происходит из-за взаимодействия микрочастиц и образования кластерных структур с нулевым зарядом. Наличие собственного заряда у частиц минерального наполнителя обусловливает ориентацию макромолекул в расплаве полимерной матрицы, что приводит к стабилизации реологических характеристик расплава, и формирование упорядоченного (квазикристаллического) граничного слоя при охлаждении расплава в оформляющей полости литьевой формы или фильере формирующей головки. Таким образом обеспечивается синергический эффект увеличения и стабилизации физико-механических и реологических характеристик композита одновременно. Частицы минерального активированного наполнителя с собственным зарядом выполняет функцию своеобразного сшивающего агента, образующего пространственную сетку физических узлов по всему объему материала. Тем самым обеспечивается увеличение показателей стойкости к абразивному изнашиванию и знакопеременных нагрузок и стойкости к растрескиванию под напряжением.Важной особенностью проявляемого активного действия модификатора является упорядочение аморфной составляющей полимерной матрицы и уменьшение содержания кристаллической фазы. Это приводит к формированию малодефектной структуры с более высокой пластичностью по сравнению с кристаллическим полипропиленом, что, в свою очередь, повышает его морозостойкость. Модифицирование активированного минерального наполнителя олефиновым полимером или олигомером способствует повышению термодинамической совместимости компонентов материала вследствие близкого молекулярного строения матрицы и модификатора. Характерный отличительный признак заявленного композиционного материала от прототипа состоит в допинговом содержании активного наполнителя 0,01-1,0 мас. . Такое содержание модификатора вследствие особой активности частиц с нескомпенсированным зарядом достаточно для перевода всей полимерной матрицы в состояние специфического граничного слоя, обеспечивающего высокие прочностные характеристики композиционного материала. При этом минимальное содержание минерального наполнителя резко снижает его неблагоприятное изнашивающее действие по отношению к рабочим органам перерабатывающего оборудования.Таким образом, заявляемый композиционный термопластичный материал содержит признаки, которые обеспечивают достижение синергического эффекта одновременного увеличения комплекса физико-механических и триботехнических характеристик, а также стойкости к знакопеременным воздействиям и разрушению под действием напряжения.Для доказательства эффективности заявленных признаков в композиционном термопластичном материале приводим дополнительные сведения. Составы композиционных материалов представлены в табл. 1, их характеристики - в табл. 2.Таблица 1 Составы композиционных термопластичных материаловКомпонент Заявляемые составы 1 П П Х 1 ХП 1 ХП/- ПЭНД - - СЭВА - - краситель - - антиоксидант - Минеральный наполнитель ИСПОЛЬЗУЪОТ В механоактивированном ВИДЕ.Характеристики КОМПОЗИЦИОННЬПХ ТЕРМОПЛЗСТИЧНЪПХ МЗТЕРИЗЛОВХарактеристика Прото- Заявляемые составы ХП 1 ХП/ тип 1 11 111 1/ ч и х/п х/ш 1 Х Х Х 1 ХП(кол-во ЦИКЛОВ До разрушения) ОТНИТЛЬНУДЛИ 50 300 280 250 300 320 300 290 310 310 300 300 300 300 250 Нение, Стойкость к растрескиванию под НапряЖе- 10 16 40 60 42 40 40 40 42 35 36 42 42 12 30 ниеМ, Час Температураоначала 250 280 300 300 290 280 270 300 280 300 300 300 300 260 300 деструкции, С ПРЧНТЬ при раж 30 42 45 40 43 43 42 43 42 40 40 46 44 32 40