醋酸的影响组织内容在乙烯-醋酸乙烯共聚物性能的复合基于低密度聚乙烯和Polyamide-6

文摘

醋酸乙烯的内容组织的影响在乙烯-醋酸乙烯共聚物高分子复合材料的性质基于低密度聚乙烯和polyamide-6进行了研究。乙烯-醋酸乙烯共聚物包含更少的醋酸乙烯酯组(10 - 14 wt. %)有一个积极的兼容性影响聚合物复合比乙烯-醋酸乙烯共聚物包含21 - 30 wt。%醋酸乙烯酯组。低密度聚乙烯的聚合物复合材料,包含10 - 14 wt PA-6,伊娃。%醋酸乙烯酯组具有生物降解的能力。样品的物理力学性质和分子质量减少后28天的孵化。

1。介绍

塑料包装已经在人类生活中占据了一个不可或缺的位置。很难想象,上世纪初的塑料制品还不存在。聚合物的成功发展为长期食品包装材料储存条件功能,使得轻量级、强劲、便宜,和运输食品卫生的方法。塑料包装材料的消费大幅增长是导致了一个问题,妥善处理废塑料。世界各地的包装科学是不断寻找新的方法来减少包装浪费。塑料在食品包装使用后去垃圾填埋场。他们占总浪费在垃圾填埋场的10 - 12%。其中,聚乙烯(PE)约占38%,15%聚氯乙烯及其衍生物,聚丙烯8%,其他塑料39%。所需的时间分解的高分子材料在自然条件下是20到300年根据类型和大小的浪费(1- - - - - -3]。

从环境安全的角度和经济效益,不能生物降解的合成聚合物的混合物与可降解聚合物生产环保聚合物是一个既定的技术来解决这个问题(4]。另一方面,它是发现,有时更理想的混合聚合物结合几个属性从每个均聚物的混合5]。所以大多数对聚合物非混相,当他们联合起来,组成一个两阶段混合。弱的物理或化学混合物的阶段之间的相互作用通常是混合性能差的原因。提高混合物的相容性聚合物成分创造的主要目标之一。增加附着力之间的阶段是通过compatibilization通过物理或化学的介绍组件之间的交互(6,7]。

在以前的作品(8- - - - - -10]表明,乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)作为增容剂来克服混合不相容的低密度聚乙烯(LDPE)和聚酰胺(PA-6),这是众所周知的一种可生物降解的聚合物(11- - - - - -13]。然而,在这些作品的内容的影响醋酸乙烯酯组属性的聚合物成分没有研究。解决这个问题是神圣的,我们的研究。

2。实验

2.1。材料

下面的材料。(我)低密度聚乙烯(LDPE) (930公斤/米³和熔化温度110°С,“橙汁公司Kazanorgsintez,”俄罗斯提供的)。(2)polyamide-6 (PA-6) (ρ1155公斤/米³和熔化温度225°С,通过阴离子聚合ε己内酰胺和提供的JSC“Metafrax”,俄罗斯),(3)伊娃I型(含醋酸乙烯酯组10到14 wt. %,ρ933公斤/米³和熔体流动指数(MFI)(190°С)5.0 -10克/ 10分钟,“橙汁公司Kazanorgsintez,”俄罗斯提供的)。(iv)伊娃II型(含醋酸乙烯酯组21 - 30 wt. %,ρ942公斤/米³,小额信贷机构(190°С)3.0 - -5.5克/ 10分钟,“橙汁公司Kazanorgsintez,”俄罗斯提供的)。

磷酸三(2,4-di-tert-butylphenyl) Irgafos 168()(瑞士汽巴)和Agidol 40 (2、4、6-Tris (3 5-di-tert-butyI-4-hydroxybenzyl) 5 -三甲基苯)(14被用作thermostabilizer。

2.2。混合制备

复合材料是由旋转搅拌机(Brabender®EC +,德国)在氮气下5分钟在200°C。转子速度50 rpm。比例混合组件的改变:PE(80 - 100年wt. %), PA(от清廉wt. %),和伊娃(清廉wt. %)。

2.3。生物降解性测试

生物降解性评价得到混合进行固体媒体使用混合真菌Czapek文化。抗真菌性能测试根据ASTM g21 - 96(标准实践确定合成聚合物的阻力)。准备中Czapek溶解在1 L水指定的以下试剂:蔗糖30 g, NaNO₃3 g, KH₂阿宝₄1 g, MgSO₄×7 h₂O 0.5 g,氯化钾0.5 g, FeSO₄×7 h₂O 0.01 g,琼脂15г。聚合物复合膜(5050 mm厚度为0.2毫米)和媒体Czapek在0.5 atm的蒸汽消毒30分钟。样品被放置在培养皿中固体表面的媒体在无菌条件下,然后混合真菌文化进行了微生物循环使用。盘子在孵化28°C为28天。

2.4。混合特征

2.4.1。机械性能

的力学性能,即断裂伸长率(ε)和抗拉强度破坏时(σ),测量使用万能试验机Inspekt mini 3 kN (Trilogica、德国)20°C。样本的compression-molded电影。电影是1.0毫米厚按照GOST 12019 - 66。

2.4.2。流变特性

熔体流动指数(MFI)是由毛细管粘度计IIRT-5 M(俄罗斯)。毛细管的直径厘米。MFI后测量的方法标准测试ASTM D 1238在190°C的温度和负载为2.16公斤。

2.4.3。红外光谱分析

聚合物的化学结构成分可以评估使用红外光谱≪InfraLIOM FT-08≫。红外光谱分析后LDPE / PA-6 / EVA混合样本纯化使用甲酸和热orthoxylene作为选择性溶剂。与甲酸混合样本第一次治疗,不溶性分数被离心分离的悬浮液,与纯甲醇洗,干恒重。进一步提取的干样品重复治疗与热orthoxylene获得orthoxylene可溶性和orthoxylene不溶性分数。可溶性和不可溶性的分数与纯丙酮洗几次,然后干恒重。干不溶性产品是用于测量分子量。低密度聚乙烯的纯化不溶性产品功能化和获得混合压缩成型薄膜厚度约0.05毫米进行红外光谱分析。

2.4.4。形态分析

聚合物的表面的化学成分进行了研究,采用间断接触原子力显微镜(IC-AFM)多模V (Veeco)和光学显微镜VH-Z500R(日本基恩士有限公司、日本)。

2.4.5。热分析

差示扫描量热(DSC)分析了氮气流量下,扫描速度5°C / 1分钟使用DSC凝视(梅特勒-托利多,美国)。

复合材料的热稳定性评估使用热重分析(TGA) 6000年仪器STA(美国PerkinElmer)放松字符升温速率5°C /分钟到500°C。

2.4.6。热机械分析

热机械分析(TMA)样品使用TMA 402 f(德国Netzsch-Geratebau GmbH)。实验进行了氮气流量下的升温速率5°C /分钟。耐热性是评价软化温度,它是由样本的线性尺寸的响应曲线变化(%)和温度。

2.5。评估生物降解

真菌耐药性的评估是由真菌的生长强度在聚合物薄膜表面放置在固体媒体Czapek和根据潜油电泵真菌生长范围从零到100%。之前被放置在固体培养基,聚合物电影切成大小57厘米或55厘米的厚度毫米,用酒精洗净,然后用蒸馏水。

生物降解后样品表面,研究了利用原子力显微镜(AFM)。微观形态进行了研究使用相差显微镜(750年徕卡DM)客观镜头(即最高的权力。100 x镜头)。

物理机械性能(断裂伸长率(ε)和抗拉强度破坏时(σ)微生物降解后的样品用万能试验机Inspekt mini 3 kN (Trilogica、德国)20°C。

粘度平均分子量(Mv)是由使用一个乌氏毛细管粘度计。干可溶性样品溶解在orthoxylene范围从0.2到0.4 g / dL。

3所示。结果与讨论

在回收共混聚合物的熔体挤出与伊娃(LDPE / PA-6),可能的化学交互作用(H-bonding)可以预期结束胺组之间(nh) PA-6组件和醋酸乙烯酯组EVA。与此同时,一个特定的分子间相互作用聚乙烯的伊娃和体育也可能发生。可能的混合的聚合物成分之间的相互作用提出了方案1(10]。

高分子复合材料包含10 wt。% PA-6低物理机械性能与控制低密度聚乙烯(相比的数字1(一)和1 (b))。同时,小额信贷机构的样品减少(图四倍1 (c))。它是由于低PA-6和热稳定性,因此,退化导致母体聚合物的交联。

见图1伊娃,醋酸乙烯酯的内容组织对聚合物复合材料的性质具有重要影响。甚至1 wt的引入。% EVA II型共混聚合物导致形成完全交联复合,不能由任何方法处理。物理机械性能保持在水平没有增容剂的高分子复合材料。同时,复合材料的熔融粘度,包含EVA I型,减少。物理机械性能也会增加。然而,它们的值没有达到控制低密度聚乙烯的性质。

使用稳定剂是一种提高聚合物的降解电阻组成高温处理。先前的研究表明,稳定剂的混合物Agidol 40和Irgafos 168是最有效的基于低密度聚乙烯聚合物复合稳定剂和PA-615]。

伊娃的影响类型的聚合物复合材料的性质存在的基于低密度聚乙烯和PA-6 0.1 wt的稳定剂的混合物。wt % Agidol 40和0.1。% Irgafos 168提出了表1。

由于使用稳定剂研究了复合材料的熔融粘度显著降低(表1)。组合包含伊娃越多,降低粘度。分子量的聚合物加工过程中可以减少MFI的增加或减少的原因在熔融粘度。可能,稳定剂改变(改变)交互的机制形成的自由基在破坏。不使用稳定剂分子与高分子的LDPE和缝中有缺陷的区域。同时,Agidol 40和168年Irgafos稳定聚合物链断裂破坏。然而,复合材料的物理机械性能提高。它表明增加了物理和化学聚合物混合物的阶段之间的相互作用。

因此,伊娃包含更少的醋酸乙烯酯组10 - 14 wt。% (I型)的稳定剂的混合物Irgafos 168和Agidol 40积极兼容性影响聚合物复合比乙烯-醋酸乙烯共聚物包含21 - 30 wt。%醋酸乙烯酯组(II型)。

量化样品的表面形态进行使用IC-AFM(图2)。比较AFM图像表明,样本包含PA-6相比具有较高的表面粗糙度最初的低密度聚乙烯。使用伊娃1型降低了表面粗糙度从410纳米到180纳米。因此PA-6均匀分布在低密度聚乙烯的矩阵。

纯化样品的红外光谱LDPE / PA-6 / EVA,除了LDPE的吸收带,显示了PA-6段的吸收光谱在1638厘米⁻¹-伸展振动的C = O组,1544厘米⁻¹和3297厘米⁻¹分别,变形和拉伸振动NH-groups(图3)。然而,在聚合物复合材料的光谱两个乐队1244сm⁻¹和610年сm⁻¹被分配到羰基的不对称和对称拉伸的债券(C = O)嫁接EVA。

聚合物产品能保持性能的能力在升高的温度下,由耐热性体现了操作温度的上限。图4显示了TGA曲线为纯聚合物及其复合材料。在共混聚合物复合稳定剂的存在导致增加热稳定性和降低降解率比纯聚合物。

如表所示2,引入PA-6 (10 wt. %),伊娃1型,并在混合稳定剂的存在不影响复合的融化和软化点,结晶度降低。

因此,包含10 - 14 wt伊娃。%的醋酸乙烯酯组和稳定剂的混合物Agidol 40和168年Irgafos积极兼容性影响聚合物复合基于低密度聚乙烯和PA-6包含21 - 30 wt与伊娃。%醋酸乙烯酯组。

聚合物复合材料的低密度聚乙烯、PA-6和伊娃I型的生物降解能力进行了分析。的视觉评估结果micromycetes 28天的孵化的发展表明,聚合物复合材料的表面是由微观杂草丛生的真菌,而控制样本低密度聚乙烯是一个带“异化”的增长micromycetes营养培养基(图5)。

研究样本有生物损伤的迹象已经在研究的初期阶段,7天后(表3)。混合,包含10 wt。PA-6和1 wt %。%的伊娃,是最容易生物降解:30 - 60%的样品表面涂层由真菌生长后28天的孵化。控制低密度聚乙烯没有签署生物降解在孵化的时间。

的显微图在图6说明聚合物组成的改变薄膜表面的生物降解后28天。图中可以看到,没有PA-6组成的混合表面生物降解后,这可能与消费有关的微生物的营养来源。

由于生物降解,样品的物理机械性质降低(表4)。可能解释为微生物的作用这一事实往往放松聚合物结构。Mv直接演示的能力减少聚合物复合生物老化降解条件。

4所示。结论

包含10 - 14 wt伊娃。%的醋酸乙烯酯组积极的兼容性影响聚合物复合材料基于低密度聚乙烯和PA-6包含21 - 30 wt与伊娃。%醋酸乙烯酯组。稳定剂的混合物Agidol 40和168年Irgafos变化(改变)相互作用的机制形成的自由基在破坏。由于小额信贷机构和物理机械性能的聚合物成分增强。

低密度聚乙烯的聚合物复合材料,包含10 - 14 wt PA-6,伊娃。%醋酸乙烯组织生物降解的能力。它显示的迹象主要biodamage 7号样品的实验,后28天的孵化30总面积的60%的样本支持表面微生物的生长。由于生物降解样品的物理力学性质及其分子量降低。

相互竞争的利益

作者宣称没有利益冲突。

确认

这项工作是财务支持的俄罗斯联邦教育部和科学,14. v37.21.0838合同号。

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