главная | Статьи | Оценка влияния свойств тальков различных производителей на показатели качества композиций полипропилена

Оценка влияния свойств тальков различных производителей на показатели качества композиций полипропилена

Месторождения чистых минералов, пригодные для промышленной разработки, встречаются крайне редко. В большинстве случаев минералы в исходном состоянии содержат различные примеси, ухудшающие свойства основного продукта.

Только в редких случаях наполнитель состоит из одного типа или нескольких подобных типов силикатов. Поэтому указание источника и способа получения наполнителя является очень важным.

При использовании конкретных наполнителей необходимо провести дополнительный анализ или затребовать от поставщика дополнительных сведений о возможных примесях, которые могут оказывать вредное влияние на полимерные связующие и другие компоненты наполненных композиций.

В природе существует несколько рудных минералов, из которых получают тальк. В качестве наполнителя для полимеров наибольшую ценность представляет тальк в виде тонко измельченного порошка белого цвета с пластинчатыми частицами. Благодаря пластинчатой форме частицы талька обычно оказывают усиливающий эффект при наполнении полимеров. Тальк, однако, может служить и инертным наполнителем, способным снижать стоимость композиций без резкого ухудшения физико-механических свойств. В настоящее время промышленность выпускает широкий ассортимент наполнителей на основе талька [1].

Минерал тальк представляет собой гидратированный силикат магния следующей химической формулы Mg3Si4O10(OH)2. Состав реального минерала обычно отличается от теоретического и зависит от его месторождения. Часто содержит изоморфные примеси: FeO (1-5%), MnO, NiO, обычно 1-2% SiO2 замещены на Al2O3. Твердость талька по шкале Мооса всего 1-2. [2].

Полипропилен, наполненный тальком, характеризуется повышенной жесткостью и сопротивлением ползучести при повышенных температурах. Кроме того, введение талька улучшает формуемость и текучесть полипропилена, повышает качество поверхности отформованных деталей. [3].

На рынке существует несколько производителей талька для наполнения полимеров <...>:

В данной работе представлены результаты сравнительных исследований по оценке влияния талька различных производителей на комплекс свойств наполненных композиций полипропилена.

В качестве объектов исследования выбраны тальки известных производителей:

Основные показатели тальков этих торговых марок представлены в таблице 1.

Таблица 1. Качественные показатели тальков.

Показатели ТПМ-1 А 20 С МИТАЛ 10-99 МИТАЛ 05-97 ММ-30
Белизна по CIE Lab, % не норм. 98 99 97 86
Массовая доля Fe2O3, % 0,7 0,2 0,2 0,3 0,8
Средний медианный диаметр частиц (D50), мкм 15 3 9 5 8

В качестве связующего использовался полипропилен марки 21060-16Н (ТУ 2211-051-05796653-99) производства ООО "Томскнефтехим". Изготовление композиций содержащих 10, 20, 30, 40 и 50 % масс. талька проводили в смесителе типа "Бенбери".

Оценку физико-механических свойств композиций проводили на образцах изготовленных литьем под давлением в соответствии с ГОСТ12019-66. Результаты испытаний представлены в таблице 2.

Для всех композиций с увеличением содержания тальковых минералов характерно повышение жесткости материала и снижение стойкости к внешним механическим воздействиям, а так же значительное сокращение стойкости к термоокислительному старению. Изменение размера частиц талька сказывается как на реологических, так и на физико-механических свойствах композиций. Чем меньше средний медианный диаметр частиц талька, тем выше показатели жесткости, стойкости к ударным нагрузкам и термоокислительному старению композиций. Устойчивости материалов к действию высоких температур способствует так же снижение содержания Fe2O3 в минеральных наполнителях. Влияние белизны исходных тальков будет в значительной степени сказываться на визуальных характеристиках композиции и на способности материала к окрашиванию. [4].

Таким образом, учитывая свойства тальков различных производителей можно объективно подходить к созданию композиционных материалов с конкретными требованиями для готовой продукции.

Таблица 2. Физико-механические свойства композиций тальков с полипропиленом.

Тальк Содержание, % масс Показатели
Еизг., МПа I c/н+23, кДж/м2 Ш б/н-40, кДж/м2 ТОС 150°С, ч Стойкость к царапанью, г
ТПМ-1

10

  1900  3,0  15  470  1100
20  2360  2,9  13  120  1000
30  2760  2,7  12  30  900
40  3500  2,5  8  15  800
50  4430  2,3  6  8  800
А 20 С 10  2290  7,6  22  970  1700
20  3040  7,3  16  960  1600
30  4000  7,2  12  650  1500
40  5170  6,2  8  510  1400
50  6490  5,8  5 310  1300
МИТАЛ 10-99 10  1820  3,7  19  1050  1700
20  2290  3,5  15  1040  1700
30  2810  3,4  11  940  1600
40  3400  3,0  8  730  1500
50  4260  2,4  5  470  1500
МИТАЛ 05-97 10  2110  5,0 22  1200  1800
20  3010  4,5  19  1020  1700
30  3720  4,0  15  810  1600
40  4930  3,3  11  540  1500
50  6530  2,9  8  330  1500
ММ-30 10  1950  4,5  20  480  800
20  2490  4,2  15  100  700
30  3110  4,0  13  30  700
40  4160  3,3  9  20  700
50  5090  2,9  5  10  600

 

Список литературы:

  1. Наполнители для полимерных композиционных материалов. Под редакцией Каца Г. С. М.: Химия, 1981. 736 с.
  2. Физическая химия силикатов. Под редакцией Пащенко А. А. М.: Высшая школа, 1986. С. 204-234.
  3. Промышленные полимерные композиционные материалы. Под редакцией Ричардсона М. М.: Химия, 1980. 472 с.
  4. Быков Е. А. // Пластические массы. 2006. № 1. С. 32-36.

 

Источник: А. В. Старыгин, В. И. Верещагин, С. Н. Днепровский, А. И. Агафонова, Т. А. Овсянникова, ООО "Томскнефтехим", ТПУ, г. Томск