Термическая деструкция - Деструкция полимеров полиэтилентерефталата

Полиэфиры претерпевают при нагревании деструкцию, глубина которой зависит от температуры, продолжительности нагревания, присутствия катализаторов, окислителей и т. п.

Термическая деструкция двух образцов ПЭТФ;

1-Приведенная вязкость 0,58; 2 - приведенная вязкость 0,75.

На графике показано изменение приведенной вязкости во времени. Как видно, полиэфир с более высоким молекулярным весом деструктируется сильнее, чем более низкомолекулярный полиэфир.

С целью проверки была исследована термическая деструкция ПЭТФ при 285°. В таблице показано изменение приведенной вязкости полимера со временем.

Термическая деструкция ПЭТФ при 285°

Время нагревания, часы

Изменение приведенной вязкости

0

0,58

0,75

1

0,44

0,55

2

0,41

0,45

3

0,39

0,42

4

0,37

0,40

Видно что, чем дольше нагревание, тем снижается вязкость.

Полиэтилентерефталат (ПЭТФ) благодаря высокой устойчивости к действию кислорода при повышенных температурах обычно не нуждается в стабилизации. Однако, в некоторых случаях (например, при переработке вторичного полимера), добавки вводят для уменьшения падения молекулярной массы, деформационно-прочностных свойств полимера, а так же против пожелтения при нагревании. Для определения условий старения полиэтилентерефталата был проведен анализ изменения прочности при растяжении полимера в зависимости от температуры и времени экспозиции (рис 1).

1 - температура старения 180 °С, 2 - температура старения 200 °С

Рис 1. Изменение прочности вторичного ПЭТФ в процессе теплового старения

Исследования проводились на стандартных двухсторонних лопатках полученных литьем под давлением на литьевой машине KuASY 60/20М при следующих условиях: температура литья - 260°С, температура формы - 50°С, время охлаждения 10 сек. Перед литьем ПЭТФ-флексы подвергались сушке в вакуумном сушильном шкафу в течение 5 час при температуре 130°С. Получаемые при указанных условиях переработки тонкостенные изделия имеют аморфную структуру. Так как в результате старения они кристаллизуются (температура кристаллизации для полиэтилентерефталата ~130°С), то за начальную точку была взята прочность материала после 1 часа экспозиции. В результате было установлено, что вторичный ПЭТФ теряет 35% своих прочностных свойств через 17 час при 200°С или 36 час при 180°С. Известно, что экспозиция при меньшей температуре предпочтительнее, т. к. более приближена к реальным условиям эксплуатации изделия.

Стабилизаторы в количестве 0,1-0,4% от массы ПЭТФ наносились методом опудривания на высушенные флексы полимера. Полученные полимерные лопатки подвергались ускоренному термостарению в воздушной среде при температуре 180°С в течение 36 час. После этого образцы термостатировались в течение суток и испытывались по ГОСТ 11262-80 на разрывной машине Р-05, при скорости движения захватов - 20 мм/мин. Полученные результаты представлены на рис 2.

Деструкция полимер полиэтилентерефталат

зависимость прочности при растяжении от содержания стабилизаторов

Рис 2. Зависимость прочности при растяжении от содержания стабилизаторов

Как видно из графиков наиболее эффективными являются стабилизаторы Irgamod, Irganox (производства фирмы Ciba) и Hostanox (фирма Clariant). Композиции, содержащие 0,2-0,3% этих стабилизаторов после старения имеют прочность на 35-40% выше, чем нестабилизированный полиэтилентерефталат. То есть, всего на 8% меньше прочности образца до старения.

Одним из параметров эффективности действия стабилизатора можно считать сохранение первоначальной окраски полимера. Нестабилизированные образцы вторичного полиэтилентерефталата через 36 час термоокислительного старения приобретают кремовую окраску. Из проанализированных стабилизаторов препятствуют пожелтению три: Irgamod, Irganox, и Sandostab.

Проведенные исследования свидетельствуют, что при производстве изделий из вторичного ПЭТФ, в качестве термостабилизаторов целесообразно использовать стабилизаторы Irgamod 295 и Irganox В 561. Введение 0,2% мас. данных веществ позволяет ингибировать термоокислительную деструкцию полимера, как в процессе переработки, так и при эксплуатации готового изделия при повышенных температурах. Однако, так как эти два стабилизатора при содержании 0,2 % мас. повышают термостабильность практически одинаково, то при выборе стабилизатора следует ориентироваться на его стоимость.

Применение полиэфиров

Похожие статьи




Термическая деструкция - Деструкция полимеров полиэтилентерефталата

Предыдущая | Следующая