Прививка малеинового ангидрида (МАГ) является хорошо изученным методом изменения механических характеристик полимеров на линейном полиэтилене низкой плотности (LLDPE). В данном исследовании будет подробно рассмотрено влияние прививки малеинового ангидрида на механические характеристики LLDPE, с особым акцентом на прочность при растяжении и удлинение. Понимание фундаментальных процессов и структурных модификаций, происходящих в результате прививки, позволит получить знания об улучшении этих важнейших механических характеристик.
Процесс прививки малеинового ангидрида
1.1 Механизм прививки
Процесс прививки малеинового ангидрида к LLDPE происходит под действием свободных радикалов. Прививка использует ненасыщенные двойные связи, содержащиеся в LLDPE, в качестве активных участков. При расщеплении ангидридного кольца активируется малеиновый ангидрид и образуется малеиновая кислота. В результате реакции малеиновой кислоты с основой LLDPE между молекулой прививки и полимерными цепями образуются ковалентные связи.
1.2 Параметры для прививки
На процесс прививки влияют несколько факторов, в том числе температура, время реакции, концентрация инициатора и малеинового ангидрида. Механические характеристики получаемого привитого LLDPE можно контролировать и достигать необходимой степени прививки путем оптимизации этих параметров.
Влияние на прочность при растяжении
2.1 Повышенная прочность на разрыв
Прочность LLDPE на разрыв значительно повышается за счетпрививка малеинового ангидрида. В процессе прививки между группами малеиновой кислоты и цепями LLDPE образуются новые ковалентные связи, что усиливает межмолекулярные взаимодействия и увеличивает запутанность цепей. Эти изменения приводят к образованию более прочной и когезионной сети полимеров, что повышает прочность привитого LLDPE на разрыв.
2.2 Механизмы армирования
Повышение прочности на разрыв достигается несколькими способами армирования. Во-первых, при приложении напряжения процесс прививки ограничивает движение полимерных цепей, затрудняя их проскальзывание друг через друга. В результате этого ограничения повышаются предел текучести и модуль упругости при растяжении привитого LLDPE. Кроме того, благодаря межмолекулярным контактам, возникающим в результате прививки малеинового ангидрида, улучшается передача нагрузки между полимерными цепями, что повышает общую прочность на разрыв.
Влияние на длину
3.1 Уменьшение длины при разрыве
Прививка малеинового ангидрида обычно приводит к снижению удлинения LLDPE при разрыве. Группы малеиновой кислоты добавляются к полимерной основе, что ограничивает молекулярную подвижность и способность полимерных цепей к удлинению и деформации при растяжении. Вследствие этого привитой LLDPE обычно имеет меньшее удлинение при разрыве, чем непривитый полимер.
3.2 Согласование длины и прочности
Важно помнить, что, хотя прививка малеинового ангидрида снижает удлинение при разрыве, условия прививки все же могут быть изменены для настройки общих механических характеристик. Достижение баланса между прочностью на разрыв и удлинением за счет оптимизации параметров прививки гарантирует, что привитый LLDPE сохранит достаточную гибкость и прочность для определенных областей применения.
Соотношение свойств и структуры
Структурные изменения, происходящие в результате прививки малеинового ангидрида, являются причиной изменения механических характеристик. Группы малеиновой кислоты добавляются к привитому LLDPE, повышая степень его кристалличности и создавая более жесткую и организованную структуру полимера. Помимо повышения прочности на разрыв, увеличение степени кристалличности также снижает удлинение при разрыве.
Использование и перспективы на будущее
ЛПЭНП, привитый малеиновым ангидридом, обладает измененными механическими свойствами, что делает его более полезным в различных областях применения. Благодаря повышенной прочности на разрыв он подходит для использования в таких несущих нагрузку областях, как производство пленок, волокон и промышленной упаковки. Однако меньшее удлинение при разрыве может сделать его менее пригодным для использования в тех областях, где требуется большое удлинение и гибкость, например, в гибкой упаковке. Целью проводимых исследований является дальнейшее улучшение механических свойств привитого LLDPE путем оптимизации процедуры прививки и изучения инновационных подходов.
Прочность на разрыв и удлинение - два механических параметра ЛПЭНП, на которые существенно влияет прививка малеинового ангидрида. Прививка усиливает прочность ПЭНП за счет образования ковалентных связей и межмолекулярных взаимодействий. Тем не менее, ограниченная молекулярная подвижность обычно приводит к снижению удлинения при разрыве. Понимание связи между структурой и свойствами и совершенствование параметров прививки позволяет изменять механические характеристики привитого ПЭНП для конкретных применений. В результате продолжающихся исследований в этой области наше понимание будет расширяться, что также позволит создавать новые материалы из LLDPE с улучшенными механическими характеристиками.
