Polyolefinové elastomery: studie síťování, směsí a kompozitů

Abstract

Termoplastické elastomery (TPE) jsou materiály se zpracovatelností termoplastů, které mají elastické vlastnosti konvenčních vulkanizovaných elastomerů. Polyolefinové elastomery (POE) připravené kopolymerací etylenu s různými ko-monomery jako propylen, butylen, hexen a okten mají nízkou hustotu a značně dobrou elasticitu. Etylen-oktenový kopolymer (EOC), který má výbornou kompatibilitu s většinou jiných olefinů a dobrou zpracovatelnost spolu s velmi dobrými elastickými vlastnostmi a schopností přijmout velké množství plniva, byl vybrán pro naši studii modifikace za pomocí míchání, přípravy kompozitů a síťování. Mísení různých polymerů nám pomáhá připravit nové polymerní materiály s příznivými vlastnostmi závisejícími na našich požadavcích. Použili jsme EOC k vylepšení elastických vlastností polyprolylenu (PP). Bylo pozorováno, že začleněním EOC do PP se elasticita PP značně zlepšila a studium morfologie těchto směsí bylo užitečné pro porozumění dosažených vylepšení. Za pomocí experimentů zkoumajících zbytkové protažení bylo zjištěno, že směsi měly dobré elastické vlastnosti, když byl obsah PP nízký (0-30 hm.%). Další mechanické vlastnosti těchto směsí byly také studovány. V dnešní době získávají elektricky vodivé kompozity (CPC) rostoucí pozornost kvůli jejich důležitosti v oblastech elektrotechniky i elektroniky. Byly zkoumány elektrické a tepelné vodivosti a mechanické vlastnosti u vodivých kompozitů na bázi etylen-oktenového kopolymeru se třemi různými plnivy: rozvinutelný grafit, uhlíková vlákna (CF), uhlíkové nanotrubičky s mnoha stěnami (MWCNT). Perkolační práh u kompozitů s rozvinutelným grafitem byl pozorován přibližně pro obsah plniva 16 obj. %, zatímco pro MWCNT to bylo 8 obj. % a pro CF dokonce jen 5 obj. %, což ukazuje na důležitost rozměrů pro perkolační práh. Nad úrovní 40 hm% rozvinutelný grafit funguje také jako ekologicky přátelský retardant hoření, který je bez halogenů. Nízká hodnota tvrdosti shore-A dokonce i při vysokém obsahu plniva ukazuje na kandidaturu těchto kompozitů jakožto tlakových nebo tahových senzorů. Elektrická i tepelná vodivost kompozitů s CF a MWCNT plnivy byla výrazně zlepšena, a to dokonce i při nízkých úrovních plnění. Tepelná stabilita byla zlepšena také. Kromě toho tyto plniva účinkovaly jako ztužující plniva, protože značně pomohly ve zlepšení modulu pružnosti v tahu. Tyto výsledky posilují tvrzení, že CF a MWCNT plniva mají více rolí, které hrají v kompozitech. Proces síťování nám umožňuje rozšířit rozsah uplatnění polymerů (např. pro vyšší teploty). V této práci bylo provedeno peroxidové zesíťování EOC, a pak byly změřen kríp a elastické vlastnosti nad teplotou tání (Tm) kopolymeru. S rostoucím obsahem peroxidu rostl i obsah gelu, který je měřítkem síťové hustoty. Se zvyšujícím se obsahem peroxidu se zvýšila hustota zesíťování a tedy i odolnost ke krípu. Bylo zjištěno, že zesíťovaný EOC podstoupil zvýšený krípový tok při vyšších teplotách a vyšších úrovních napětí. Hodnoty směrnice krípové poddajnosti vypočítané z grafu závislosti krípové poddajnosti na čase ukázaly silnou závislost na obsahu peroxidu a teplotě, při které byl krípový experiment proveden. Bylo rovněž zaznamenáno, že hustota zesíťování má významný vliv na modul pružnosti a tan(delta), zvláště za vyšších teplot, což ukazuje na vyšší elasticitu.