vestiftИзвестия Национальной академии наук Беларуси. Серия физико-технических наукProceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Physical-technical series1561-83582524-244XThe Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"10.29235/1561-8358-2020-65-2-177-184vestift-597Research ArticleМАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ, МЕТАЛЛУРГИЯMATERIALS SCIENCES AND ENGINEERING, METALLURGYВлияние способа диспергирования модифицированного слоистого силиката на структуру и свойства смесевых композитов на основе полиамида и функционализированного полиолефинаInfluence of the dispersion method of modified layered silicate on the structure and properties of mixed composites based on polyamide and functionalized polyolefinhttps://orcid.org/0000-0001-6540-9526ПесецкийС. С.PesetskiiS. S.

Песецкий Степан Степанович – член-корреспондент Национальной академии наук Беларуси, доктор технических наук, профессор, заведующий отделом

ул. Кирова, 32а, 246050, Гомель

Stepan S. Pesetskii – Corresponding Member of the National Academy of Sciences of Belarus, D. Sc. (Engineering), Professor, Heard of the Department

32a, Kirov Str., 246050, Gomel

otdel5mpri@tut.byhttps://orcid.org/0000-0002-1182-6938КривогузЮ. М.KrivoguzYu. M.

Кривогуз Юрий Михайлович – кандидат технических наук, доцент, заведующий сектором

ул. Кирова, 32а, 246050, Гомель

Yuri M. Krivoguz – Ph. D. (Engineering), Associate Professor, Head of the Sector

32a, Kirov Str., 246050, Gomel

yurikriv@tut.byБогдановичС. П.BogdanovichS. P.

Богданович Сергей Павлович – кандидат технических наук, доцент, ведущий научный сотрудник

ул. Кирова, 32а, 246050, Гомель

Sergei P. Bogdanovich – Ph. D. (Engineering), Associate Professor, Leading Researcher

32a, Kirov Str., 246050, Gomel

sergiy@bk.ruИнститут механики металлополимерных систем имени В. А. Белого Национальной академии наук БеларусиV. A. Belyi Metal-Polymer Research Institute of the National Academy of Sciences of Belarus202007072020652177184Copyright © Песецкий С.С., Кривогуз Ю.М., Богданович С.П., 20202020Песецкий С.С., Кривогуз Ю.М., Богданович С.П.Pesetskii S.S., Krivoguz Y.M., Bogdanovich S.P.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestift.belnauka.by/jour/article/view/597

Изучены зависимости структуры и свойств смесей полиамида 6 (ПА6) с функционализированным полиолефином (фПО) от способа диспергирования органомодифицированной глины Cloisite 30В (Cl30В). Концентрация органоглины Cl30В в смесях ПА6/фПО была постоянной и составляла 3,0 мас.%, а содержание фПО варьировали от 10 до 50 мас.%. Компаундирование смесей осуществляли в расплаве при использовании двухшнекового экструзионного реактора-смесителя. Органоглину в состав смесей вводили двумя способами: одновременно со всеми полимерными компонентами (одностадийный процесс) и из предварительно полученного концентрата Cl30В в фПО (двухстадийный процесс). Установлено, что введение органоглины Cl30B в состав ПА6/фПО смеси по двухстадийной технологии дает возможность получать нанокомпозиты с повышенными пределом текучести (на 5–6 %), прочностью при разрыве (на 9–15 %) и относительным удлинением при разрыве (в 1,2–4 раза) по сравнению с нанокомпозитами, приготовленными по одностадийной технологии. В то же время нанокомпозиты, полученные по одностадийной технологии, в которых дисперсионную среду образует ПА6, независимо от типа надреза и способа испытаний обладают более высокой стойкостью к удару (до 1,2 раза), чем материалы, приготовленные двухстадийным способом. Это объясняется различиями в степени диспергирования нанонаполнителя и уровне межфазных взаимодействий между полимерными компонентами и наночастицами, вследствие чего изменяются кристалличность компонентов в смесях, а также комплекс их реологических и механических характеристик. Также показано, что добавки органоглины Cl30B независимо от способа ее введения увеличивают термостабильность ПА6/фПО смесей по сравнению с исходным ПА6. Полученные результаты могут быть использованы при разработке реальных нанокомпозитов технического назначения с улучшенными свойствами на базе ПА6 и фПО.

The dependences of the structure and properties of polyamide 6 (PA6) with a functionalized polyolefin (FPO) mixtures on the dispersing method of organically modified clay Cloisite 30В (Cl30В) were studied. The concentration of Cl30B organoclay in PA6/fPO mixtures was constant and amounted to 3.0 wt.%, and the content of fPO varied from 10 to 50 wt.%. Compounding of the mixtures was carried out in the melt using a twin-screw extrusion reactor-mixer. Organoclay was introduced into the composition of the mixtures in two ways: simultaneously with all polymer components (one-stage process) and from the previously obtained Cl30B concentrate into fPO (two-stage process). It is established that the introduction of Cl30B organoclay into the composition of the PA6/fPO mixture using the two-stage technology makes it possible to obtain nanocomposites with increased yield strengths (5–6 %), tensile strength (9–15 %), and elongation at break (1.2–4 times) compared with nanocomposites prepared according to a single-stage technology. At the same time, nanocomposites obtained by a single-stage technology in which PA6 forms a dispersion medium, regardless of the type of incision and the test method, have higher impact resistance (up to 1.2 times) than materials prepared by the two-stage method. This is explained by differences in the degree of dispersion of the nanofiller and the level of interphase interactions between the polymer components and nanoparticles, as a result of which the crystallinity of the components in the mixtures changes, as well as the complex of their rheological and mechanical characteristics. It was also shown that Cl30B organoclay additives, irrespective to the method of its introduction, increase the thermal stability of PA 6/fPO mixtures in comparison with the initial PA6. The results can be used in the development of real technical nanocomposites with improved properties based on PA6 and fPO.

полиамид 6функционализированный полиолефинсмесь полимероворганоглинамежфазное взаимодействиеэкструзионное компаундированиеpolyamide 6functionalized polyolefinpolymer mixtureorganoclayinterphase interactionextrusion compoundingReferencesUtracki, L.A. History of commercial polymer alloys and blends (from a perspective of the patent literature) / L. A. Utracki // Polym. Eng. Sci. – 1995. – Vol. 35, №1. – P. 2–17. https://doi.org/10.1002/pen.760350103Utracki L. A. History of Commercial Polymer Alloys and Blends (From Perspective of the Patent Literature. Polymer Engineering & Science, 1995, vol. 35, no. 1, pp. 2–17. https://doi.org/10.1002/pen.760350103Песецкий, C.C. Смесевые полиамидные композиции и технологии их получения (обзор) / C. C. Песецкий, А. А. Богославский // Материалы. Технологии. Инструменты. – 1999. – № 2. – С. 27–38.Pesetskiy S. S., Bogoslavskiy A. A. Blended polyamide compositions and technologies for their production (review). Materialy. Tekhnologii. Instrumenty [Materials. Technologies. Tools], 1999, no. 2, pp. 27–38 (in Russian).Jurkowski, B. Functionalized polylefins and aliphatic polyamide blends: interphase interactions, rheology, and high elastic properties of melts / B. Jurkowski, S. S. Pesetskii // Polyolefin Blends / ed. D. Nwabunma and T. Kyu. – Wiley and Sons Inc. Hoboken, New Jersey, 2008. – Ch.18. – P. 527–555. https://doi.org/10.1002/9780470199008.ch18Jurkowski B., Pesetskii S.S. Functionalized polylefins and aliphatic polyamide blends: interphase interactions, rheology, and high elastic properties of melts. Nwabunma D., Kyu T. (eds.). Polyolefin Blends. New Jersey, Wiley and Sons Inc. Hoboken, 2008, ch.18, pp. 527–555. https://doi.org/10.1002/9780470199008.ch18Pesetskii, S. S. Polymer/Clay Nanocomposites Produced by Dispersing Layered Silicates in Thermoplastic Melts / S. S. Pesetskii, S. P. Bogdanovich, V. N. Aderikha // Polymer Nanocomposites for Advanced Engineering and Military Applications / ed. N. Ramdani. – IGI Global, USA, 2019. – Сh. 3. – P. 66–94. https://doi.org/10.4018/978-1-5225-7838-3.ch003Pesetskii S. S., Bogdanovich S. P., Aderikha V. N. Polymer/Clay Nanocomposites Produced by Dispersing Layered Silicates in Thermo-Plastic Melts. Ramdani N. (ed.). Polymer Nanocomposites for Advanced Engineering and Military Applications. IGI Global, USA, 2019, ch. 3, pp. 66–94. https://doi.org/10.4018/978-1-5225-7838-3.ch003Песецкий, С.С. Нанокомпозиты, получаемые диспергированием слоистых силикатов в расплавах полимеров (обзор) / С.С. Песецкий, С.П. Богданович, Н.К. Мышкин // Полимер. материалы и технологии. – 2015. – Т. 1, №1. – С. 7–37.Pesetskii S. S., Bogdanovich S. P., Myshkin N. K. Nanocomposites prepared by dispersing layered silicates in polymer melt (review). Polimernye materialy i tehnologii [Polymeric Materials and Technology], 2015, vol. 1, no. 1, pp. 7–37 (in Russian).Песецкий, С. С. Смеси алифатических полиамидов с функционализированными полиолефинами: межфазные взаимодействия, особенности реологического поведения расплавов, структуры и механических свойств / С. С. Песецкий, Ю.М. Кривогуз // Докл. Нац. акад. наук Беларуси. – 2018. – Т. 62, № 4. – С. 480–487. https://doi.org/10.29235/1561-8323-2018-62-4-480-487Pesetskii S. S., Krivoguz Yu. M. Blends of aliphatic polyamides with functionalized polyolefins: interphase interactions, features of the rheological behavior of melts, structure and mechanical properties. Doklady Natsional’noi akademii nauk Belarusi = Doklady of the National Academy of Sciences of Belarus, 2018, vol. 62, no. 4, pp. 480–487 (in Russian). https://doi.org/10.29235/1561-8323-2018-62-4-480-487White, J.L. Rheological behavior of molten polymer blends and particle-filled melts / J.L. White // Polymer Compatibility and Incompatibility: Principles and Practices / ed. K. Sols. – New York: Harwoord Academic Publishers, 1982. – 464 p. https://doi.org/10.1007/978-94-015-9213-0White J. L. Rheological behavior of molten polymer blends and particle-filled melts. Sols K. (ed.) Polymer Compatibility and Incompatibility: Principles and Practices. Harword Academic Publishers. New York, 1982, pp. 413–441.Полимерные смеси / под. ред. Д. Пола, С. Ньюмена. – М.: Мир, 1981. – Т. 2. – 461 с.Paul D., Newman S. Polymer blends. Vol. 2. NY, Academic Press, 1978. 454 p.Fornes, T.D. Crystallization behavior of nylon 6 nanocomposites / T. D. Fornes, D. R. Paul // Polymer. – 2003. – Vol. 44. – P. 3945–3961. https://doi.org/10.1016/S0032-3861(03)00344-6Fornes T. D., Paul D. R. Crystallization behavior of nylon 6 nanocomposites. Polymer, 2003, vol. 44, pp. 3945–3961. https://doi.org/10.1016/S0032-3861(03)00344-6

The authors declare that there are no conflicts of interest present.