Изучение воздействия агрессивных сред на свойства биоразлагаемых материалов

2.2 Морфологические исследования пленок исходного полиэтилена и композиций «полиэтилен + крахмал»

Исследования, выполненные с использованием рентгеноструктурного анализа, а также электронной микроскопии показали влияние крахмальной компоненты на формирование морфологических особенностей композиций «полиэтилен+крахмал» (рис.2.1.-2.7). Рентгеноструктурный анализ показал

(рис.2.2.-2.7), что степень кристалличности композиций при введении крахмала меняется незначительно и позволяет заключить, что крахмал не входит в кристаллические области полиэтилена. Данные, полученные методом электронной микроскопии позволяют говорить о неоднородности распределения крахмальной фазы в поверхностных слоях композиций (рис.2.1.).

Рис. 2.1. Фотографии ПЭ-273 исходного и композиции

на основе ПЭ-273 и крахмала

Рис. 2.3. Рентгенограмма пленки композиции

ПЭ-273 + 1,5 масс.% крахмала.

Рис. 2.5. Рентгенограмма пленки композиции

ПЭ-273 + 7 масс.% крахмала.

ПЭ-273 + 15 масс.% крахмала.

Рис. 2.7. Рентгенограмма кукурузного модифицированного технического крахмала

2.3 Исследование диэлектрических свойств исходного ПЭ-273

и композиций ПЭ-273 + крахмала

При введение крахмала повышается полярность и значения тангенса угла для электрических потерь (рис.2.8.-2.13). На графике видно, что значения tgd неизменны до 1200С, значения tgd с учетом этой частоты 104Гц (10-3-10-2) соответствуют приводимым в литературе [14,16].

При температуре выше 1200С наблюдается подъем зависимости tgd от Т с возможным пиком при 1900С. Указанная температурная зависимость существенно изменяется при введении крахмала (рис.2.9-2.13). Например, при его содержании в 1,5 масс.% фоновые значения несколько повышаются. Сама фоновая область расширяется. Намечавшийся пик при температуре 1900С исчезает, зато обнаруживается чёткий максимум при 85-900С. Так как этот пик для исходного ПЭ не имел места, его можно отнести или к крахмалу, или к свойствам собственно композиции ПЭ+К (рис.2.9). Это предположение подтверждается при рассмотрении графика tgd от Т композиции ПЭ + 3 масс.% крахмала, здесь имеется уже 2 низкотемпературных пика: примерно при 450С и 1000С. Эти наблюдения позволяют предположить усиление влияния добавки на свойства композиции уже при этих концентрациях [14, 17].

Это усиление вклада крахмала в свойства композиции интересным образом проявляется при изучении составов с более высоким содержанием крахмала (рис.2.10,2.11). Так, при содержании 5 масс.% крахмала проявляется уже несколько (3-4) низкотемпературных пиков притом, что общий фон значений tgd растёт и на всём температурном интервале tgd не меньше, чем 10-2 (рис.2.12).

При 10%-ном содержании крахмала резко увеличивается (в 5-50 раз по сравнению с 5%-ным) фон значений tgd. Низкотемпературные пики сливаются в один широкий интервал (25-1300С) пик. Очевидно, что этот состав, а в еще большей степени и состав с 15 масс.% крахмала на зависимость tgd от Т обнаруживает свойства рыхлой, возможно максимально полярной, легко разрушаемой в перспективе (рис.2.11).

На рис.2.13. приведена зависимость tgd от Т для композиций с содержанием 7, 10, 15 масс.%. Обнаружено, что состав с 7 масс.% крахмала даже на фоне значений tgd от 0,05 до 0,15 (10-15 масс.% К) имеет очень высокие диэлектрические потери во всём температурном интервале, начиная от 350С и выше. Значит, композиции такого состава не пригодны к эксплуатации. Дальнейшее повышение содержания крахмалов до 10 масс.% повышает показатель текучести расплава и понижает прочность на разрыв. При 15% потери составляют не более 0,15% , т.е. отношение той доли тепла которое рассеялось в три раза меньше, оставшегося в полимере. По всей видимости, это наиболее разрушаемая в перспективе композиция. Аналогично поведение композиции с 20% крахмала.

Итак, если судить в целом по исходным реологическим, диэлектрическим и прочностным характеристикам, то наиболее подходящими нам как по эксплуатационным характеристикам, так и разрушительным свойствам являются составы с 1,5, 3, 5, 10% крахмала.

для образцов исходного нестабилизированного ПЭ-273

Режимы предварительной термообработки:

Т = 100°С, вакуум, 5 часов (1) и Т = 100°С, без вакуума, 1 час. (2). Частота - 10 кГц

Рис. 2.9. Зависимость тангенса угла диэлектрических потерь tgd от температуры Т для композиции ПЭ-273 + 1,5% крахмала

Рис.2.10. Зависимость тангенса угла диэлектрических потерь tgd от температуры Т для композиции ПЭ-273 + 7% крахмала. Частота - 10 кГц.

 Скачать реферат