Naslov
Utjecaj termoplastičnog elastomera kao kompatibilizatora na strukturu i svojstva mješavina plastomera
(Effect of Thermoplastic Elastomers as Compatibilizer on Structure and Properties of Plastomer Blends)

Autori
Vranješ, Nina

Vrsta, podvrsta i kategorija rada
Ocjenski radovi, doktorska disertacija

Fakultet
Fakultet kemijskog inženjerstva i tehnologije

Mjesto
Zagreb

Datum
26.11

Godina
2008

Stranica
159

Mentor
Rek, Vesna

Ključne riječi
kompatibilnost; mehanička svojstva; morfologija; polimerne mješavine plastomera; reološka svojstva u procesiranju; termoplastični blok kopolimeri; toplinska svojstva; viskoelastične funkcije
(compatibility; mechanical properties; morphology; polymer blends of plastomers; rheological properties in processing; thermoplastic block copolymers; thermal properties; viscoelastic functions)

Sažetak
Ispitan je utjecaj različitih termoplastičnih elastomera kao kompatibilizatora u polimernim mješavinama. Istraživanja su provedena na sustavima mješavina: polistirena i polietilena visoke gustoće (PS/HDPE) sa stiren-etilen/butilen-stiren (SEBS) blok kopolimerom kao kompatibilizatorom, polistirena i polibutadiena (PS/PB) sa stiren-butadien (S-B) blok kopolimerima različitih sadržaja blokova (diblok, SB ; triblok, SBS ; pentablok, SBSBS i mješavina dibloka i tribloka, SB+SBS) kao kompatibilizatorima i polipropilena i polietilena visoke gustoće (PP/HDPE) s etilen/propilen dienskim monomerom (EPDM) kao kompatibilizatorom. U svim ispitnim mješavinama određen je utjecaj sastava mješavina i sadržaja kompatibilizatora na morfologiju, reološka, mehanička i toplinska svojstva. Uzorci čistih homopolimera, te mješavina s i bez kompatibilizatora dobiveni su umješavanjem u dvopužnom ekstruderu, a zatim injekcijskim prešanjem. Pripremljene su mješavine PS/HDPE i PP/HDPE s i bez kompatibilizatora omjera 80/20, 60/40, 40/60 i 20/80. Sadržaj kompatibilizatora bio je 5 i 7 %. U sustavu PS/PB omjera 80/20 dodani kompatibilizatori S-B blok kopolimeri različitih broja blokova pripremljeni su anionskom polimerizacijom. Praćenjem procesnih karakteristika, momenta vrtnje, kapaciteta i tlaka, za sustave PS/HDPE i PP/HDPE, dobiven je uvid utjecaja kompatibilizatora na reološka svojstva u procesiranju. Uvid u morfološku strukturu mješavina s i bez kompatibilizatora određen je pretražnim elektronskim mikroskopom (SEM). Određena je vrsta morfološke strukture, utjecaj kompatibilizatora na veličinu čestica disperzne faze, međufaznu napetost i međufaznu adheziju. U PS/HDPE/SEBS i PP/HDPE/EPDM sustavima lokalizacija SEBS-a, odnosno EPDM-a na graničnoj površini određena je upotrebom transmisijskog elektronskog mikroskopa (TEM). U PS/PB sustavu veličina čestica disperzne PB faze, kao i njihova raspodjela dobivena je analizom mikrofotografija (IA), te je na taj način dobiven utjecaj S-B blok kopolimera na smanjenje veličine čestica disperzne faze i raspodjelu veličine čestica. Nadmolekulska struktura sustava PS/PB/S-B određena je malokutnom rendgenskom difrakcijom (SAXS), koja je dala uvid u interakcije S-B blok kopolimera s PS i PB fazama. Najbolji uvid utjecaja kompatibilizatora dobiven je ispitivanjem mehaničkih svojstava: prekidne rastezne čvrstoće, prekidnog istezanja, granice razvlačenja, udarne žilavosti po Izodu i Charpy-u, te rastezne žilavosti. U sustavima PS/HDPE i PP/HDPE ispitana su reološka svojstva, primarne viskoelastične funkcije: modul pohrane, E', modul gubitka, E'', i tangens kuta gubitka, tan δ . Određena su staklišta čistih homopolimera, kao i pojedinih faza u mješavinama, te njihova intenzivnost, a iz modula pohrane dobivena je čvrstoća materijala. Reološka svojstva u uporabi, otpornost na deformaciju pri konstantnom opterećenju, dobivena su iz sekundarnih viskoelastičnih funkcija, puzanja, oporavka i modula puzanja. Na temelju vremensko temperaturne superpozicije kreirane su temeljne krivulje, koje daju uvid u trajnost materijala. Uvid u nadmolekulsku strukturu i toplinska svojstva sustava PS/HDPE i PP/HDPE s i bez kompatibilizatora dobiven je diferencijalnom pretražnom kalorimetrijom (DSC). Utvrđena je dobra preradljivost PS/HDPE/SEBS mješavina u temperaturnim zonama 180/195/210/210 º C, pri frekvenciji vrtnje 60 okretaja/min. i PP/HDPE/EPDM mješavina u temperaturnim zonama 180/190/195/205 º C i pri frekvenciji vrtnje 60 okretaja/min. U svim ispitanim mješavinama dodatkom kompatibilizatora, poboljšana je međufazna adhezija, smanjena međufazna napetost, postignuta homogenija morfološka struktura, što je rezultiralo boljim mehaničkim svojstvima. Samim time je dokazano da su SEBS i S-B blok kopolimeri, kao i EPDM djelovali kao dobri kompatibilizatori za odabrane sustave. Dobivena je korelacija morfologije i ispitanih svojstava sa sastavom istraženih mješavina, te vrstom i udjelom kompatibilizatora. Bolja morfologija, homogenija morfološka struktura, lokalizacija kompatibilizatora na graničnoj površini i svojstva postignuta su u PS/HDPE mješavinama s HDPE matricom i s većim udjelom kompatibilizatora. U sustavu PS/PB triblok kopolimer, SBS, pokazao se kao najbolji kompatibilizator u odnosu na diblok, pentablok i mješavinu dibloka i tribloka, s izraženijim djelovanjem na morfološku strukturu i mehanička svojstva, te najvećim indeksom žilavosti. S-B pentablok, SBSBS, uslijed steričkih efekata najmanje utječe na mješljivost, a time i na morfološku strukturu i mehanička svojstva PS/PB mješavina. EPDM se pokazao dobrim kompatibilizatorom za PP/HDPE sustav, na temelju finije morfologije i ispitivanja žilavosti. Utvrđena je novonastala „ core-shell“ struktura u PP/HDPE/EPDM mješavinama s PP matricom i bolja mehanička svojstva. Od mješavina s HDPE matricom mješavina 40/60/7 ima najveću udarnu žilavost što je rezultat kokontinuirane morfološke strukture. Relaksacijski spektri i pomaci staklišta ukazuju na interakcije između pojedinih faza u istraženim višefaznim sustavima. Rezultati modula pohrane za istražene mješavine u korelaciji su s mehaničkim svojstvima. Na osnovi modula puzanja konstruirane su temeljne krivulje. Kompatibilizatori SEBS i EPDM utječu na stupanj kristalnosti HDPE-a i PP-a, u mješavinama PS/HDPE i PP/HDPE. Ustanovljena je korelacija morfološke strukture mješavina PS/HDPE/SEBS i PP/HDPE/EPDM mješavina i stupnja kristalnosti HDPE i PP faze.

Izvorni jezik
Hrvatski

Znanstvena područja
Kemijsko inženjerstvo

POVEZANOST RADA