Введение к работе
Актуальность темы
Исследования в области синтеза смесевых полимерных композиций на основе полиолефинов и изучение их структуры и свойств вызывают в настоящее время большой интерес Это связано с возможностью совмещать в одном материале положительные свойства разных высокомолекулярных соединений (ВМС) Обычно подобные композиции получают механическим смешением компонентов в расплаве или растворе Однако, при этом далеко не всегда достигается требуемая степень диспергирования термодинамически несовместимых ВМС, что часто приводит к расслоению системы, и, как следствие, далекому от оптимального комплексу свойств Перспективным методом получения смесевых композиций с высокой степенью диспергирования полимерных компонентов представляется последовательная полимеризация соответствующих мономеров на единой каталитической системе Данный подход открывает путь к созданию целого класса самых разнообразных полиолефиновых смесевых композиций, от которых потенциально можно ожидать комплекса ценных свойств Анализ же литературных данных приводит к заключению, что исследования в этой области главным образом посвящены смесевым композициям на основе полиэтилена (ПЭ) и полипропилена (ПП) В данной работе использовали метод последовательной полимеризации для синтеза новых, ранее не известных композиций
Интерес к смесевым композициям ПП-ПЭ вызван следующим обстоятельством Ранее в ИНХС РАН Антиловым ЕМ с сотрудниками было обнаружено, что в смесях ПП-ПЭ, полученных последовательной полимеризацией пропилена и этилена на единой каталитической системе, наблюдается появление псевдогексагональной мезофазы ПЭ для ориентированных пленок образцов Представлялось интересным и важным изучить влияние мезофазности на механические свойства смесей ПП-ПЭ, тем более, что подобные исследования не проводили
ПМБ как компонент полимерной композиции привлекает внимание своей высокой температурой плавления (> 300С) Применительно к гомополимеру это свойство является серьезным недостатком, так как сильно затрудняет его переработку Кроме того, ПМБ характеризуется высокой хрупкостью, и в силу этого, изделия из него не могут иметь потребительской ценности В то же время весьма перспективными представляются попытки создать такие полимерные композиции, содержащие ПМБ, в которых его высокая температура плавления играла бы не отрицательную, а положительную роль, например, повышала бы теплостойкость материала в целом Второй компонент композиции (ПЭ) должен обеспечивать хорошие механические свойства материала и его способность к переработке относительно простыми и недорогими способами
Интерес к композициям на основе ПЭ и ПГ связан с попыткой совместить два гомополимера разной природы (ПЭ - пластик, ПГ - эластомер)
ПМП был выбран благодаря его высокой температуре плавления (аналогично ПМБ), кроме того, этот полимер обладает таким ценным свойством, как прозрачность Однако высокая хрупкость ПМП при невысоких температурах (Тст=50оС) затрудняет его практическое применение Диспергирование ПЭ в матрицу ПМП, возможно, приведет к улучшению его механических свойств
Из всего многообразия известных на сегодняшний день каталитических систем полимеризации а-олефинов наиболее широко применяемыми на практике являются титан-магниевые катализаторы (ТМК), что и обусловило наш выбор в их пользу Цель и задачи работы
Целью данной работы являлось получение нового ряда полиолефиновых смесевых композиций методом последовательной полимеризации мономеров m situ на титан-магниевых катализаторах, исследование взаимосвязи между составом полимерных смесей и их структурой и физико-механическими свойствами
Для этого необходимо было решить следующие задачи
Использовать в качестве «стержневого» компонента ПЭ как диспергированный в другом поли-ос-олефине, так и выступающий в виде матрицы для другого компонента В качестве других поли-а-олефинов использовать ПП, поли-З-метилбутен-1 (ПМБ), полигексен-1 (ПГ) и поли-4-метшшентен-1 (ПМП)
Подобрать титан-магниевые катализаторы, условия синтеза смесевых композиций
Использовать два разных варианта последовательности полимеризации этилена и высшего а-олефина, широко варьируя состав композиций
Изучить структуру и механические свойства композиций современными методами
Научная новизна
В работе предложен иной подход к проблеме смешения двух
термодинамически несовместимых полимеров последовательная
полимеризация соответствующих мономеров на единой каталитической системе Благодаря этому методу синтеза полимерных композиций удалось достигнуть равномерного диспергирования полимерных компонентов смеси В синтезированных полиолефиновых смесях расслоение системы не происходило вследствие того, что в процессе последовательной полимеризации наряду с гомополимерами образуется также их диблоксополимер, который выполняет роль совместителя
Впервые был синтезирован ряд новых смесевых композиций на основе полиэтилена и высших (Сз и выше) поли-а-олефинов, изучено влияние природы и содержания высшего поли-а-олефинового компонента на структуру и свойства некоторых смесей Так, присутствие ПМБ в реакционной смеси оказывает влияние на характер кристаллизации ПЭ компонента на ДСК-кривых наблюдается бимодальный характер эндомаксимума, соответствующего плавлению ПЭ Для смесей ПЭ-ПГ отмечены аномально высокие значения
температур плавления и теплот плавления ПЭ компоненты как для насцентных, так и для переплавленных образцов, что, возможно, связано с присутствием в смеси ПГ Практическая значимость
Разработаны научные основы метода получения нового класса полимерных материалов, которые представляют собой трехкомпонентные системы, потенциально способные обладать улучшенным комплексом свойств (механических, теплофизических, барьерных и т п) Апробация работы
Основные результаты работы были доложены на международных и Российских конференциях на 5-ом Международном симпозиуме "Molecular Mobility and Order in Polymer Systems" (Санкт-Петербург, июнь, 2005), II Санкт-Петербургской конференции молодых ученых «Современные проблемы науки о полимерах» (Санкт-Петербург, январь, 2006), XIII и XIV Всероссийских конференциях «Структура и динамика молекуляр ных систем» (оз Яльчик, июнь, 2006 и июнь, 2007), IV Всероссийской Каргинской конференции «Наука о полимерах 21-му веку» (Москва, январь, 2007), 5-ом Международном симпозиуме "Workshop on Heterogeneous Ziegler-Natta Catalysts" (Канадзава, Япония, март, 2007) Публикации
По теме диссертации опубликованы 2 статьи в рецензируемом журнале и тезисы 7-ми докладов на научных конференциях
Структура и объем работы
