Reološke lastnosti dinamično zamreženih zlitin PP/EPDM
Rheology of Dynamically Crosslinked Alloys PP/EPDM
Marinovič T.1, SAVA, Razvojno tehnološki inštitut, Kranj
Zlitine na osnovi polipropilena in etilen-propilen-dienskega kavčuka smo dinamično zamrežili z reaktivnim mešanjem v talini. Zamreževanje elastomerne faze smo sprožili s pomočjo žveplovega sistema za zamreženje. Dobili smo termoplastični elastomer, ki kaže gumi-elastično obnašanje in se lahko termoplastično predeluje.
Ključne besede: dinamično zamreževanje, etilen-propilen-dienski kavčuk, polipropilen, reološke lastnosti, termoplastični elastomer
Alloys, based on polypropylene and ethylene-propylene-diene rubber vvere dynamically crosslinked by reactive molten blending. The crosslinking reaction of elastomer phase vvas initiated by addition of sulfur crosslinking system. The result is a thermoplastic elastomer, vvhich shovvs rubberlike elastic behaviour but has stili thermoplastic processing properties.
Key vvords: dynamically crosslinking, ethylene propylene diene rubber, polypropylene, rheology, thermoplastic elastomer
1.	Uvod15
Zlitine polipropilena (PP) z etilen-propilen-dienskim kavčukom (EPDM) predstavljajo skupino termoplastičnih ela-stomerov, dobljenih z mehanskim mešanjem v talini. Te zlitine se zamrežujejo dinamično, kar pomeni, da se zamreževanje kavčukove komponente odvija že med mešanjem z raztaljeno termoplastično komponento. Zamreženi delci kavčuka se porazdelijo v zvezni termoplastični matrici, zaradi česar so te zlitine morfološko heterogene. Fizikalne lastnosti zlitin je možno uravnavati še z dodajanjem mehčal ali polnil.
To delo obravnava vpliv razmerja PP in EPDM, kot tudi učinek mehčal in polnil na reološke lastnosti zlitin PP/EPDM. dodatno pa še učinek zamreževalnega sistema na njihove mehanske lastnosti.
2.	Eksperimentalni del
2.1 Priprava zlitin in preizkušancev
Uporabili smo PP (Daplen KS10) in oljno obdelani EPDM OE (Keltan 509x100) z 629; ut. etilena in 8% ut. dienske komponente (ENB).
Mešanje je potekalo v gnetilni komori Brabender pla-stografa pri temperaturi 180°C s kotno hitrostjo rotorjev 60 do 100 min"1, približno 20 min. Tako dinamično zamrežene zlitine smo naknadno obdelali na dvovaljčniku in še enkrat 3 min premešali v komori.
dr. Taljana Marinovič. dipl. in/, kem. tehn. Sava. Razvojno tehnološki inšlitul Škofjeloška eesla 0. 041«) Kranj
Vsebnost PP smo spreminjali od 20 do 50%. Med mešanjem smo dodajali tudi dodatke: polnila. 3 phr Al/SiO; (Perkasil KS207) in 2 phr TiO, (AC1) ter sistem za dinamično zamreževanje (0.6 phr stearinske kisline; 3 phr ZnO; 0.2 phr TMTD: 0.1 phr MBTS in 0.4 phr žvepla).
Iz pripravljenih zlitin smo v stiskalnici oblikovali preizkušanee za mehansko merjenje. Zlitine smo stalili s segrevanjem 20 min pri 190°C, ohladili pod tlakom do 120°C in potem v zaprtem kalupu do sobne temperature.
2.2 Eksperimentalne metode
Mehansko merjenje preizkušancev (veselca 75 mm) smo naredili na dinamometru Instron 1 161 s hitrostjo raztezanja 200 mm/min, po metodi ISO 37.
Vzorci zlitin so bili testirani s standardno metodo za določanje reoloških lastnosti s kapilarnim viskozimetrom (Gottfert) pri temperaturi 204GC in nastavljenih strižnih hitrostih l/s do 3000/s. Pogoji testiranja so bili v skladu z ASTM D3835-79( 1983).
DSC krivulje smo merili na instrumentu DSC7 firme Perkin Elmer s hitrostjo lOK/min v območju 100 do 200°C.
3. Rezultati in razprava
DSC krivulje na sliki 1 ponazarjajo razmerje PP/EPDM OE v pripravljenih zlitinah.
Sprememba talilne entalpije AH namreč znaša 39. 28. 21 in 13% od AH uporabljenega PP (Daplen KS10). Približno je proporcionalna deležu PP v pripravljenih zlitinah: 33. 25, 18 in 11%. Temperature tališča se ustrezno znižajo z zmanjšanjem vsebnosti PP, dodatno zaradi prisotnega olja.
Slika 1: DSC krivulje PP in zlitin PP/EPDM OE Figure 1: DSC plots of PP and allovs PP/EPDM OE
Tabela 1: Vpliv dodatkov na lastnosti PP/EPDM OE zlitin Table 1: Effects of ingredients on PP/EPDM OE allovs properties
Lastnosti_(1) (2) (3)	(4)	(5)
DSC Tm/°C 154 147 148	148	147
AH / J/g 73,6 20.7 19,5	20.0	19.8
£,/Pas 100/s 530 564 593	969	1065
1000/s 121 96 100	143	15,S
Er/Pas 100/s 238 169 174	214	243
1000/s_55 5 I_55	63_36_
MlOO/MPa 2.0 2.1	3.1	2,8
M 300 / MPa 3.4 3.4	5.2	4.S
M 500 / MPa 4.6 4.3	-	7.7
NT/MPa 5,0 4.5	8.6	9.9
R/tf 580 610	490	580
Trdota/°Sh A 70 71	70	67
y / g/cm'_0.88 0.9	0.91	03)2
PP Daplen 2004SB	(I)
PP/ EPDM OE -40/60	(2)
PP/EPDM OE - 40 / 60 + polnilo	(3)
PP/EPDM OE - 40 / 60 + zamreževalni sistem	(4)
PP / EPDM OE - 40 / 60 + polnilo + zamreževalni	sistem_[5]
Za izbrano PP/EPDM OE razmerje 40/60 se termične lastnosti ne spreminjajo z dodanim polnilom, tudi ko zlitino dinamično zamrežimo (tabela 1). Zato lahko sklepamo, da poteka samo zamreževanje EPDM kavčuka. Lastnosti v talini kažejo elastični vpliv kavčuka brez večjega dodatnega vpliva polnila. Z zamreževanjem se veča viskoznost elastomerne faze in strižne napetosti. Zaradi povečanih strižnih napetosti se razbije kavčukova faza. Nastali delci zamrežene kavčukove faze tako ustvarijo diskontinuirno fazo v kontinuirni PP fazi . Nastala struktura se z zamreženjem utrdi in se ne spreminja pri predelavi. Velikost delcev v dinamično zamreženih zlitinah ima velik pomen za mehanske lastnosti.
4.	Zaključek
Razmerje PP in EPDM določa osnovne lastnosti zlitin. Dodatno jih je možno uravnavati z dodajanjem polnil in mehčal. V primeru neposrednega vmešavanja v talino ti dodatki po ohladitvi. ko PP kristalizira, verjetno difundirajo iz kristalne faze v amorfno elastomerno fazo in tako vplivajo na lastnosti zlitine z učinkom na EPDM.
Elastični učinek zlitin je bolj izražen, čimbolj je kavčukova faza zamrežena.
5.	Literatura
1 W. M. Hess. C. R. Herd and P. C. Vegvari, Characterization of immis-
cible elastonter blends, Rubber Chem. Technol. 66. 1993. 329 : G. E. O Connor, Thermoplastic elastomers opportunitv or threat.,
Kuutsch. C,minil. Kunstsl. 3'). 1986. 695 ' W. Hofman, Bewertung von thermoplastisehen Elastomeren, Gummi Asbest Kunstoffe, 40, 1987. 650
4	A. Y. Coran, R. P. Patel and D. Williams, Ruhbei-thermoplastic com-positions. Part V. Selecting polvmers for thermoplastic vulcanizates. Rubber Chem. Technol. 55. 1982, I 16
5	H. J. Radusch, Th. Luepke. St. Poltersdorf und E. Leamer, Dynamic vulcanizates on the basis of polypropylene/rubber mixtures, Kautsch Gummi. Kunstsl. 43. 1990, 767
6	M. Lery, Elastomeric allovs: A realistic solution to some typical prob-lems of rubber industry, Kautsch. Gummi, Kunstst. 43, 1990, 443
7	Sabet Abdou-Sabet and Raman P. Patel, Morphology of elastomeric alloys, Rubber Chem. Technol. 64, 1991.769