Малеинированные полиолефины Малеинированные полиолефины обычно входят в состав базовых полимеров HDPE, LLDPE и PP и могут привести к значительному улучшению свойств древесно-пластиковых композитов. Сообщается, что одна линия связующих агентов на основе малеинированных полиолефинов (Fusabond от компании DuPont) увеличит предел прочности на разрыв у древесно-полиэтиленовых композитов на 200-300 процентов в сравнении с композитами на основе PE без связующих агентов. Также сообщается, что другая группа продуктов – линия Integrate из малеинированного полиэтилена и полипропилена (Equistar) – усиливает ударную вязкость по Изоду древесно-пластиковых композитов на 300%. По представленным недавно данным производителя модуль разрыва (MOR) древесных композитов увеличивается на 100% с добавлением 2% малеинированных связующих агентов Integrate. Рисунок 1: Малеинированные добавки действуют как поверхностно-активные вещества, усиливая адгезию между наполнителями и базовыми полимерами, вступая в реакцию с гидроксилом или аминогруппами наполнителей.
По имеющимся сообщениям, аналогичным образом трехпроцентное содержание связующего агента на основе полиэтилена (Epolene G-2608 от Eastman Chemical) может удвоить предел прочности на разрыв и утроить ударную вязкость древесно-полиэтиленовых композитов в сравнении с композитами, не содержащими связующие агенты. Для максимизации эффективности связующих агентов на основе малеинированного полиолефина особую важность имеет использование правильных смазочных материалов для состава. Согласно исследовательским данным компании Equistar, смазочные материалы на основе стеарата цинка негативно сказываются на эффективности малеинированных связующих агентов. Тем не менее, эффективность малеинированных добавок в значительной степени сохраняется при использовании неметаллических стеаратовых смазочных материалов. Рисунок 2: Изображения, полученные сканирующим электронным микроскопом (SEM), показываю, что древесные частицы в композите HDPE являются несвязанными (слева) при отсутствии связующего агента, но частицы формируют сильные связи с матрицей полимера (справа) при добавлении в состав 2% связующего агента на основе малеинированного полиолефина (справа).
Dyneon, один из производителей связующих агентов на основе полиолефина, разработал запатентованный метод, позволяющий контролировать полимерную архитектуру этих добавок таким образом, что, как утверждается, их эффективность становится максимальной. Технология под названием «материалы с контролируемой архитектурой» (CAM) включает в себя малеиновый ангидрид и другие функциональные группы. Эти связующие агенты вводятся в комплект добавок, содержащий смазочные материалы. По словам представителей компании 1% комплекта добавок САМ может увеличить модуль разрыва в полипропилен-древесном композите до 41%, при этом снижая давление экструдера на 50%. К другим заявленным преимуществам нового комплекта добавок относят снижение количества разрывов по краям, процента брака и улучшение внешнего вида поверхности. Таблица 1: Сорта и области применения стандартной линии (Polybond) связующих агентов на основе малеинированного полиолефина для композитов с содержанием дерева или природных волокон 30-70%.
Материал | Структура | Скорость потока расплава @ 190°C | % Малеиновый ангидрид | Процент содержания* | HDPE | MA-HDPE (3009) | 5 | 1.0 | 1.5-2.5% | PP | MA-PP (3200) | 110 | 1.0 | 1.5-2.5% | LLDPE | MA-LLDPE (3109) | 30 | 1.0 | 1.5-2.5% | LDPE | MA-HDPE (3009) | 5 | 1.0 | 1.5-2.5% | LDPE | MA-LLDPE (3109) | 30 | 1.0 | 1.5-2.5% |
*процент в итоговом составе Одной из последних разработок в области древесно-пластиковых композитов является замещение пересаженных связующих агентов на основе ангидрида полиолефина сополимерами, в которых ангидрид является одним из участвующих в реакции мономеров. Компания DuPont, разработавшая сополимерные связующие агенты, заявляет, что к преимуществам этой методики относится уменьшение количества используемого связующего агента. По сообщениям компании, ее новую сополимерную добавку (Fusabond W PC-567D) можно добавлять в древесно-полиэтиленовые композиты в количестве менее 0.5% состава. Тем не менее, даже на этом уровне она обеспечивает трехкратное снижение уровня поглощения воды композитом на основе HDPE с 55-процентным содержанием дерева на период более 30 дней в сравнении с композитом, не содержащим связующего агента. Тем временем появились сообщения о том, что новая добавка вдвое повышает прочность и жесткость композита. Рисунок 3: На микроснимке древесных волокон композита показано, что меньшее содержание добавки материала с контролируемой архитектурой Dyneon обеспечивает более гладкую поверхность волокон, чем более высокое содержание смазочных материалов или стандартного связующего агента на основе малеинированного полиолефина.
|