hrvatski

Međuovisnost strukture i svojstava poliolefinskog aditiva

Polimerima se često dodaju razni dodaci ili aditivi kako bi se dobilo nova i/ili poboljšalo željena svojstva polimernih materijala. Najčešće su to niskomolekulne tvari koje se dodaju za poboljšanje otpornosti na svjetlosnu, toplinsku i oksidacijsku razgradnju, mehaničke postojanosti, za smanjenje gorivosti, i tako dalje. Međutim, u mnogim slučajevima i polimeri se upotrebljavaju kao dodaci drugim materijalima. Polimerni dodaci smjesnim ugljikovodicima kao što su maziva ulja uspješno se upotrebljavaju već dugo vremena, a imaju višestruku namjenu: poboljšavala su indeksa viskoznosti, snižavala tecišta i disperzanti, odnosno detergenti karboniziranih taloga nastalih izgaranjem goriva. Koriste se u koncentracijama od 0, 5-5, 0 % i zato se ponašaju kao razrijeđene, odnosno polurazrijeđene polimerne otopine. Viskoznost takvih polimernih otopina, pretežito ovisi o koncentraciji i temperaturi, a zatim međudjelovanju otapalo / polimer, molekulnoj masi i raspodjeli molekulnih masa kao i konfiguraciji i konformaciji otopljenih makromolekula, a u kopolimerima o udjelu i strukturnom rasporedu komonomernih sekvencija. Kopolimeri na temelju etilena i propilena (EPC) ili olefinski kopolimeri (OCP) koji se upotrebljavaju kao dodaci mineralnim mazivim uljima, amorfne su strukture s udjelom etilena od 40-60 mas. %. Priređuju se reakcijom kopolimerizacije etilena i propilena, najčešće procesom u otopini i uz Ziegler-Natta topljive katalizatore, i novim procesima uz metalocenske katalizatore. Metalocenskim katalizatorima dobivaju se statistički kopolimeri s približno teorijskim rasporedom sekvencija ponavljanih jedinica i vrlo uskom raspodjelom molekulnih masa. Veći udjel etilena u kopolimeru povećava viskoznost otopine, međutim velike etilenske sekvencije nepovoljno utječu na topljivost kopolimera jer povećavaju sklonost stvaranju kristalnih struktura s parafinskim ugljikovodicima baznog ulja, posebice pri nižim temepraturama. S druge strane, povećan sadržaj propilena smanjuje oksidacijsku postojanost kopolimera pri višim temperaturama. Stoga, da bi se osigurala dobra primjenska svojstva, raspodjela komonomernih sekvencija u makromolekuli mora biti statistička, a već i male razlike u sastavu i strukturnim svojstvima različitih polimerizacijskih šarži znatno utječu na viskoznost i mazivost ulja. U ovom radu istražen je i matematički opisan utjecaj sastava i strukture komercijalnog OCP aditiva na viskozimetrijsko ponašanje mineralnih mazivih ulja. Viskoznost otopina aditiva u modelnom otapalu određena je kapilarnom viskozimetrijom, sastav i raspodjela komonomernih sekvencija određeni su metodama magnetske rezonancije jezgre i infracrvene spektrometrije, a strukturna svojstva kromatografijom isključenja po veličini, diferencijalnom pretražnom kalorimetrijom i difrakcijom rentgenskih zraka. Utvrđeno je da već i mali porast molne mase bitno povećava viskoznost OCP otopina, dok sastav kopolimernog aditiva na viskoznost otopina djeluje u manjoj mjeri i dvojako ; viskoznost je najmanja za približno ekvimolarne udjele etilena i propilena i povećava s povećanjem udjela pojedinih kopolimera. Međuovisnost sastava, molne mase i viskoznosti otopina aditiva izražena je empirijskom funkcijom izračunatom primjenom Marquardt-Levenbergovog iteracijskog algoritma. Dobiveni rezultati pružaju temelj za uspostavu funkcionalnih međuovisnosti sastava, strukture i primjenskih svojstava, s ciljem kreiranja proizvoda prema zahtjevima tržišta.

poliolefini; struktura; svojstva; funkcionalne međuovisnosti; maziva ulja

nije evidentirano