Polipropilén/rétegszilikát nanokompozitok termooxidatív stabilitása

Szerkezetvizsgálat Polipropilén/rétegszilikát nanokompozitok termooxidatív stabilitása HÁRI JÓZSEF * doktoráns hallgató DOMINKOVICS ZITA * doktoráns hallgató DR. FEKETE ERIKA *,** tudományos fõmunkatárs DR. PUKÁNSZKY BÉLA *,** tanszékvezetõ egyetemi tanár 1. Bevezetés A rétegszilikát nanokompozitok olyan ásványi részecskéket tartalmazó mûanyagok, amelyekben a töltõanyag egyik mérete a nanométeres tartományba esik. A nanokompozitok elõnye, hogy jelentõs tulajdonságjavulás érhetõ el igen kismennyiségû, 3 5% ásványi anyag alkalmazásával, a merevség, valamint a szilárdság növelhetõ és a gázáteresztõ képesség csökkenthetõ [1 4]. A tulajdonságok megfelelõ javulásának egyik alapfeltétele a rétegszilikát töltõanyag egyedi lemezekre történõ szétesése, exfóliációja. A nanoméretû töltõanyagot tartalmazó kompozitok intenzív kutatása és fejlesztése ellenére a mai napig nem sikerült elõállítani kimagaslóan jó tulajdonságokkal rendelkezõ polipropilén nanokompozitokat sem a lemezek közötti kölcsönhatások csökkentésével (organofilizált töltõanyagokkal), sem a töltõanyag/polimer kölcsönhatás növelésével, pl. maleinsavanhidriddel funkcionalizált polipropilénnel (MAPP), mert az elõállítás során az exfóliáció nem játszódott le spontán. A rétegszilikát lemezek szétnyírhatóságát a komponensek közötti kölcsönhatások mellett a polimer jellemzõi is befolyásolhatják. A polimer viszkozitása meghatározza a feldolgozás során fellépõ nyíróerõket, ami hatással lehet az exfóliáció mértékére. A poliolefinek feldolgozásakor elégtelen stabilizálás esetében degradáció következik be, eközben, oxigén jelenlétében karbonil és karboxil csoportok képzõdnek a polimer láncon. Ezek további bomlása során keletkezõ aktív termékek (szabad gyökök) autooxidációs láncreakciót váltanak ki, amelyek mélyreható szerkezeti változásokhoz vezetnek. Polipropilénnél a termooxidatív bomlást lánctördelõdés kíséri, melynek következtében a polimer molekulatömege csökken. A polimer lánc szerkezetében végbemenõ változások megváltoztatják a polimer reológiai jellemzõit, és kompozit esetében a komponensek között kialakuló kölcsönhatások típusát és erõsségét is. A degradáció mértékét a feldolgozási körülmények mellett a kompozitban jelenlevõ egyéb komponensek, a rétegszilikát és a kapcsolóanyag is befolyásolhatják. A polimer/rétegszilikát nanokompozitok stabilitásával foglalkozó közlemények szerint a rétegszilikát bevitelével növelhetõ a kompozit termikus stabilitása [5 10]. Ezeket a megállapításokat csak termogravimetrikus mérésekkel támasztják alá. A tiszta polipropilén és az elõállított kompozitok termooxidatív bomlási hõmérséklete között mért szignifikáns különbséget a kompozit lecsökkent gázáteresztésével indokolják, mely szerint a szilikát lemezek egyrészt megakadályozzák az oxigén diffúzióját a tömb fázisba, másrészt elzárják a termooxidatív folyamatok során keletkezõ bomlástermékek útját [5, 6]. Ennek valóban jelentõs szerepe van a polimerek égésgátlásánál, de a rétegszilikát kompozitok elõállítása és alkalmazása szempontjából kevésbé fontos. Bár a rétegszilikát és az MAPP bomlást katalizáló hatását a polipropilén fotooxidatív bomlása folyamán néhányan kimutatták [11 14], az irodalomban nem találtunk olyan publikációt, mely e komponensek termooxidatív stabilitásra gyakorolt hatásának vizsgálatával foglalkozik. Kutatásunk célja ezért a PP/rétegszilikátokban alkalmazott töltõanyag és kapcsolóanyag nanokompozitok stabilitására, szerkezetére, valamint, reológiai és mechanikai tulajdonságaira gyakorolt hatásának tanulmányozása volt. Organofilizált montmorillonit (OMMT) és maleinsavanhidriddel módosított PP (MAPP) felhasználásával különbözõ stabilizátor tartalmú polipropilénbõl nanokompozitokat készítettünk, és megmértük a kompozitok stabilitását, valamint színét, reológiai és mechanikai jellemzõit. Pásztázó elektronmikroszkópos (SEM) felvételeken vizsgáltuk a kompozitok szerkezetét, a diszpergált részecskék méretét. * Budapesti Mûszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Fizikai Kémiai és Anyagtudományi Tanszék, Mûanyag- és Gumiipari Laboratórium ** MTA Kémiai kutatóközpont, Anyag- és Környezetkémiai Intézet 398 2009. 46. évfolyam, 10. szám

2. Kísérleti rész 2.1. Felhasznált anyagok Mátrixként egy elsõsorban BOPP fóliák elõállítására használt homopolimer polipropilént, a TVK NYRT. által forgalmazott H 649 F típust választottuk ki. Irodalmi ismereteink alapján kis folyásindexû, azaz viszonylag nagy viszkozitású polimert OMMT N 5 kerestünk, ugyanis feltételeztük, hogy a nagyobb viszkozitású polimer feldolgozása során nagyobb nyíróerõk lépnek fel a homogenizálás folyamán, ami elõsegítheti a szilikát lemezek elnyíródását, szétválását. A polimer tartalmaz feldolgozási stabilizátorokat, de nem tartalmaz csúsztató és antiblokk adalékanyagot. Töltõanyagként a ROCKWOOD CLAY ADDITIVES GMBH által forgalmazott Nanofil 5 típusú organofilizált montmorillonitot alkalmaztuk. Kapcsolóanyagként az UNIROYAL CHEMICAL Polybond 3200 típusú maleinsav-anhidriddel módosított polipropilénjét használtuk, mely viszonylag nagy molekulatömegû és 1% funkciós csoportot tartalmaz (1. táblázat). 2.2. Mintakészítés 20% maleinsav-anhidriddel módosított polipropilént (MAPP) tartalmazó PP/MAPP keveréket, 1% organofilizált montmorillonit (OMMT) tartalmú PP/OMMT kompozitot, valamint különbözõ feldolgozási körülményekkel, 20% MAPP-t és 1% OMMT-t tartalmazó PP/ MAPP/OMMT nanokompozitokat állítottunk elõ belsõ keverõben. A mintákat elkészítettük az alappolimerbõl további stabilizátor hozzáadása nélkül, illetve 1000 1000 ppm és 2000 2000 ppm antioxidáns (Irganox 1010 + Irgafos 168) hozzáadásával is (2. táblázat). A komponenseket HAAKE Rheocord EU 10 V meghajtó egységhez csatlakoztatott BRABENDER EH 50 típusú belsõ keverõben homogenizáltuk, 190 C-on. A kamra névleges térfogata 50 cm 3, a töltettérfogat 42 cm 3. Elõször a mátrix polipropilént ömlesztettük meg, majd a polipropilén beadagolása után két perccel egyszerre adtuk a mintához az MAPP-t és a töltõanyagot. A kamrából eltávolított 1. táblázat. A felhasznált anyagok jellemzõi Anyag Típus Gyártó Jellemzõk PP H 649 F TVK NyRt. M w = 481100, M n = 96790, ρ = 0,9 g/cm 3, MFI = 2,5 g/10 min (2,16 kg/230 C) MAPP Polybond 3200 Uniroyal Chemical M w = 120000, MA tartalom: 1,0 tömeg% Rockwood Clay Additives GmbH Rétegtávolság: 3,6 nm, szemcseméret: 8 µm, felület kezelõszer: disztearil-dimetil-amin anyagból 3 perc elõmelegítéssel és 3 perc préselési idõvel 1 mm vastag lapot préseltünk, FONTIJNE SRA 100 laborpréssel 190 C-on. A szakítóvizsgálatokhoz a szabványos próbatesteket vágtuk ki. 2.3.Vizsgálati módszerek A feldolgozás utáni maradék stabilitást (OIT) 3 5 mintán, Perkin Elmer DSC2 készülékben, oxigén atmoszférában 180 C-on mértük. A minták termooxidatív stabilitását az oxidáció kezdeti hõmérsékletével (OOT) is jellemeztük, amit az anizoterm DSC görbékbõl határoztunk meg. A Mettler TA 4 000 típusú termikus analizátor DSC-30 celláját használtuk, 10 C/min fûtési sebességet és 100 ml/min oxigénáramot állítottunk be. A PP, a PP/MAPP keverék és a kompozitok reológiai jellemzõit a frekvencia függvényében 0,1 600 1/s körfrekvencia tartományban, lap-lap elrendezéssel, 0,5 mm réstávolsággal, 5% kitéréssel, 200 C hõmérsékleten vizsgáltuk ANTON PAAR UDS 200 típusú reométerrel. A mechanikai jellemzõket INSTRON 5566 típusú berendezésen határoztuk meg. 5 5 mintán párhuzamosan meg- 2. táblázat. Az alap polimerbõl készített (1 8) és a többlet stabilizátort tartalmazó minták (9 18) összetétele, valamint a feldolgozás körülményei Minta MMT MAPP I1010/I168 Fordulatszám Idõ Sárgasági OOT OIT térfogat% ppm/ppm 1/min min index C min 1 0 0 0/0 50 10 3,67 215,9 56±22 2 0 20 0/0 50 10 6,00 205,0 5,5±0,6 3 1 20 0/0 50 10 44,67 192,3 1,0±0,9 4 1 20 0/0 80 10 44,03 190,5 1,1±1,0 5 1 20 0/0 80 15 50,03 190,6 1,1±1,0 6 1 20 0/0 80 20 53,03 189,0 1,1±1,0 7 1 20 0/0 80 30 57,23 191,6 0 8 1 0 0/0 50 10 17,59 206,5 7,4±1,6 9 0 20 1000/1000 50 10 8,09 226,4 57±11 10 0 20 2000/2000 50 10 11,79 242,1 145± 13 11 1 20 1000/1000 80 10 61,85 214,3 17±1 12 1 20 2000/2000 80 10 58,67 233,2 130±2 13 1 20 1000/1000 80 15 62,15 213,2 17±2 14 1 20 2000/2000 80 15 60,84 230,4 109±9 15 1 20 1000/1000 80 20 77,88 209,7 11±1 16 1 20 2000/2000 80 20 73,99 224,2 64±7 17 1 20 1000/1000 80 30 85,83 212,1 14±1 18 1 20 2000/2000 80 30 79,42 226,6 68±8 2009. 46. évfolyam, 10. szám 399

mértük a rugalmassági modulusz értékét (0,5 mm/perc), majd 5 mm/perc húzási sebességgel elszakítottuk azokat. A kompozit minták szerkezetét SEM felvételekkel jellemeztünk, melyeket maratott törésfelületekrõl, JEOL JSM 6380 elektronmikroszkóppal készítettünk. A mintákat négy órán keresztül marattuk, ehhez koncentrált kénsav és foszforsav 2:1 arányú elegyét használtuk, melyben 0,7 tömeg% elporított KMnO 4 -ot oldottunk fel. A maratószerbõl kivett mintákat híg kénsavval (kénsav és víz 2:7 arányú elegye), majd hidrogén-peroxiddal öblítettük le, illetve desztillált vízzel többször lemostuk. Az 1 mm vastag préselt lapok színét HUNTERLAB ColorQUEST 45/0 spektrofotométeren mértük. A minta színének mélységével arányos sárgasági index (Yellow Index) információt szolgáltathat a polimer degradációjának mértékérõl. 3. Eredmények, értékelés Elõször megvizsgáltuk, hogy a Tipplen H 649 típusú PP termooxidatív stabilitását miként befolyásolja az organofilizált montmorillonit (N5) és a kapcsolóanyag (MAPP) bevitele, valamint hogy milyen hatása van a feldolgozási paramétereknek (fordulatszám, homogenizálási idõ) a nanokompozitok stabilitására. A termooxidatív stabilitás jellemzéséhez az oxidáció indukciós idejét és hõmérsékletét (OIT, OOT), valamint a minták színét határoztuk meg (2. táblázat). Az 1. ábrán a vizsgált polimerek és nanokompozitok maradék stabilitását (OIT) mutatjuk be. A fehér oszlop jelzi a tiszta PP, a csak MAPP-t és a csak N5 töltõanyagot tartalmazó polimerek OIT értékét. A különbözõ feldolgozási paraméterekkel elõállított 20% MAPP-t és 1% N5 töltõanyagot tartalmazó nanokompozitokhoz tartozó OIT értékeket fekete oszlopokkal jelöltük, feltüntetve a feldolgozási körülményeket is (az oszlopok alatt olvasható elsõ szám a belsõ keverõ fordulatszámát jelöli 1/min egységben, míg a második szám a feldolgozási idõt adja meg percben). A 2. táblázat és az 1. ábra alapján megállapítható, hogy az organofilizált montmorillonit és a kapcsolószer egyaránt csökkenti a PP termooxidatív stabilitását. 20% MAPP vagy 1% OMMT hatására a PP 180 C-on mért maradék stabilitása 1/10-ére csökken. A két adalék együttes alkalmazásával a PP stabilitása gyakorlatilag zérus lesz. Az OIT értékek csökkenése feltehetõen annak tudható be, hogy az OMMT és az MAPP elõsegíti a PP degradációját. A feldolgozás során lejátszódó degradációs folyamatok a polipropilénben levõ stabilizátorok fogyását okozzák, és ezáltal a maradék stabilitás csökkenését eredményezik. A stabilizátor fogyása következhet természetesen az antioxidánsok és az MAPP, illetve az OMMT reakciójából is, de a késõbbiekben bemutatott reológiai vizsgálatok eredményei alapján a PP degradációja tételezhetõ fel. Az OIT mérések eredményeibõl levonható következtetéseinket megerõsítették a mért OOT értékek is, az OMMT és az MAPP egyaránt az oxidáció kezdeti hõmérsékletének jelentõs csökkenését eredményezi. Az OIT és OOT értékek közötti egyértelmû korreláció jól megfigyelhetõ a 2. ábrán. A különbözõ feldolgozási paraméterekkel elõállított nanokompozitok OIT és OOT értékei alapján nem tudtuk megállapítani, hogy a feldolgozás körülményei befolyásolják-e az elõállított nanokompozitok stabilitását, mivel az eltérõ körülmények között elõállított kompozitok OIT és OOT értéke hibahatáron belül megegyezett. A minták színe és reológiai jellemzõi azonban egyértelmûen jelezték, hogy a feldolgozási körülmények is befolyásolják a polipropilén stabilitását, ha nem is olyan jelentõs mértékben, mint a töltõanyag és a kapcsolószer. 1. ábra. Az alap polimerbõl készített minták maradék stabilitása 2. ábra. Az alap polimerbõl készített mintákon mért OIT és OOT értékek közötti összefüggés 400 2009. 46. évfolyam, 10. szám

3. ábra. Az alap polimerbõl készített minták sárgasági indexe 4. ábra. Az alap polimerbõl készített minták viszkozitásának nyírásfüggése Közismert, hogy a polipropilénben levõ antioxidánsok elreagálása színes terméket eredményez, ami a polimer elsárgulásához vezet. A 3. ábrán a 2. táblázatban feltüntetett nanokompozitok sárgasági indexét ábrázoltuk. A legkisebb sárgasági indexe a tiszta polipropilénnek, a legnagyobb pedig az 1% N5 töltõanyagot és 20% MAPP-t tartalmazó nanokompozitoknak van. A feldolgozási idõ növekedésével a minták egyre sárgábbak lesznek, míg a különbözõ fordulatszámmal elõállított minták színe gyakorlatilag megegyezik. A polipropilén degradációját tehát elsõsorban a felületkezelt rétegszilikát és a kapcsolószer okozza, de a feldolgozási körülmények hatása sem hagyható figyelmen kívül. A polipropilén degradációja során a domináns folyamat a lánctördelõdés, ami a molekulatömeg csökkenéséhez és kisebb ömledék viszkozitáshoz vezet. A 4. és 5. ábrán a PP, a PP/MAPP keverék és a nanokompozitok komplex viszkozitásának nyírásfüggését hasonlíthatjuk össze. A rétegszilikát és a kapcsolószer jelentõsen csökkenti a polimer viszkozitását. A rétegszilikátot nem tartalmazó MAPP/ PP keverék komplex viszkozitása közelítõleg hatoda a tiszta polipropilén viszkozitásának. Az organofilizált rétegszilikát hatása kisebb, de 10% körüli csökkenés megfigyelhetõ a tiszta polimerrel összehasonlítva. Az MAPP erõteljes hatása a degradációt katalizáló hatás mellett természetesen a funkcionalizált polimer polipropilénhez viszonyított kisebb molekulatömegébõl is adódik. A két komponenst együtt alkalmazva szinergizmus tapasztalható. A nanokompozitok komplex viszkozitása harmada a PP/MAPP keverékének, ami jóval alatta van annak az értéknek, amit a PP/MAPP és a PP/OMMT rendszerek viszkozitása alapján várnánk. Az MAPP és az N5 típusú OMMT tehát együtt erõsebben katalizálja a polipropilén degradációját, mint külön-külön. A feldolgozási idõ növelésével 5. ábra. A feldolgozási idõ növelésének hatása az alap polimerbõl készített minták komplex viszkozitására egyre kisebb komplex viszkozitással rendelkezõ nanokompozitok állíthatók elõ. A nanokompozitokat elkészítettük úgy is, hogy az alap polimerhez 1000 1000 ppm primer (Irganox 1010) és szekunder (Irgafos 168) antioxidánst, illetve 2000 2000 ppm antioxidánst adtunk. A nanokompozitokon és a PP/MAPP keverékeken elvégeztük ugyanazokat a vizsgálatokat, amiket az alap polimerbõl készített rendszereken. A stabilizátor mennyiségének növelésével a mért OIT és OOT értékek a várakozásnak megfelelõen növekednek. Az Irganox 1010 és az Irgafos 168 antioxidáns tartalom 1000 1000 ppm-mel történõ emelése az oxidáció kezdeti hõmérsékletét jelentõsen megnöveli, az OOT gyakorlatilag az összes vizsgált rendszer esetében eléri, vagy megközelíti a H649 típusú alap polimernél 2009. 46. évfolyam, 10. szám 401

6. ábra. A többlet stabilizátort tartalmazó minták OIT értékeinek változása a stabilizátor mennyiségének függvényében mért értéket. Bár a minták maradék stabilitása is javul, de ez továbbra is jóval kisebb, mint az alap polimeré. 2000 2000 ppm többlet stabilizátor hatására azonban már az összes minta stabilitása jelentõsen meghaladja az alap polimerét. A stabilitás növekedése jól megfigyelhetõ a 6. ábrán, ahol a H 649 és különbözõ stabilizátor tartalmú PP/MAPP, valamint a legrövidebb és a leghoszszabb feldolgozási idõvel készült PP/MAPP/OMMT nanokompozitok OIT értékeit tüntettük fel. A többlet stabilizátor fogyását a sárgasági indexek is tükrözik, a megnövelt antioxidáns tartalmú minták minden esetben sárgábbak voltak, mint az alap polimerbõl készültek. Meglepõ módon azonban a 2000/2000 ppm plusz stabilizátort tartalmazó rendszerek kevésbé sárgultak el, mint az 1000/1000 ppm tartalmúak. A PP/MAPP és a nanokompozitok stabilitásának növekedése a reológiai vizsgálatokkal is jól nyomon követhetõ volt. Az antioxidáns mennyiségének növekedésével a nanokompozitok komplex viszkozitása nõ és megközelíti a H649 típusú PP viszkozitását (7. ábra). A minták stabilitásának tanulmányozása után megvizsgáltuk, hogy a stabilizálás hogyan befolyásolja a nanokompozitok szerkezetét és mechanikai tulajdonságait. A kompozitokról készített elektronmikroszkópos felvételek alapján nem találtunk jelentõs különbséget a különbözõ stabilitású minták szerkezete között (8. és 9. ábra). A részlegesen exfóliálódott montmorillonit szemcsék mellett mindkét felvételen felfedezhetõek viszonylag nagy méretû lebomlatlan töltõanyag szemcsék is, ami arra utal, hogy a stabilizálás alapvetõen nem változtatta meg a rétegszilikát lebomlását az elõállítás során. Az alappolimerbõl és a többlet stabilizátort tartalmazó polimerbõl készített minták szakítóvizsgálatának ered- 7. ábra. A különbözõ többlet stabilizátor mennyiséget tartalmazó nanokompozitok komplex viszkozitásának nyírás függése (80 rpm /10 min) 8. ábra. Az alap polimerbõl készített nanokompozit SEM felvétele (fordulatszám: 80/min, idõ: 10 min) 9. ábra. Az 1000 1000 ppm többlet stabilizátort tartalmazó nanokompozit SEM felvétele (fordulatszám: 80/min, idõ: 10 min) 402 2009. 46. évfolyam, 10. szám

ményeit a 3. táblázatban foglaltuk össze. A PP H 649 típusú alap polimer, a PP/MAPP keverék és az MAPP-t nem tartalmazó PP/OMMT kompozit esetében a szabványos mérési körülmények között csak a rugalmassági moduluszt és a folyási jellemzõket tudtuk meghatározni, mert a mérési tartományban a minták 400 500% megnyúlásnál sem szakadtak el. Az alappolimerbõl készített PP/MAPP/OMMT minták azonban rövid idõ alatt, 2 8%-os nyúlásnál elszakadtak, és a 10 percnél hosszabb ideig homogenizált minták esetében gyakorlatilag már nem is lehetett a folyási jellemzõket meghatározni. A szakadási nyúlásokban tapasztalt nagy különbségek jól tükrözik a töltõanyag bevitelének és a polipropilén degradációjának hatását. Az a tény, hogy az MAPP-t nem tartalmazó kompozit nyúlása jelentõsen meghaladta a PP/MAPP/OMMT kompozitok szakadási nyúlását, arra enged következtetni, hogy a 20% MAPP degradációt katalizáló hatása erõteljesebb, mint az 1% OMMT-é, valamint a két adalék szinergetikus hatású. Ezeket a következtetéseket támasztották alá a reológiai vizsgálatok eredményei is. Az összes nanokompozitnál a rugalmassági modulusz egyértelmû növekedését tapasztaltuk a polipropilén moduluszához képest, miközben a polimer szilárdsága, a 30 perces feldolgozási idõvel készült minta kivételével, hibahatáron belül állandó maradt. A többlet stabilizátort tartalmazó polipropilénbõl elõállított nanokompozitok modulusza és szilárdsága hibahatáron belül megegyezett az alap polimerbõl készített kompozitokéval, de e minták közül a legtöbb jóval nagyobb (70 230%) nyúlásoknál szakadt el. A szakadási nyúlások hibája egyes mintáknál megközelítette vagy meghaladta a 100%-ot. A stabilizált polimerbõl készített nanokompozitok nagy nyúlása egyértelmûen jelzi, hogy ezekben a rendszerekben a PP degradációja nem jelentõs. A SEM felvételek alapján azonban az is megállapítható volt, hogy a kompozitokban nagy méretû, aggregálódott szemcsék is jelen vannak, amik hibahelyként hatnak. Feltehetõen ez a két ellentétes hatás okozza a stabilizált minták szakadási jellemzõiben tapasztalt nagy hibát. Kevesebb többlet stabilizátorral készült, 20, illetve 30 percig homogenizált nanokompozitok az alappolimerbõl elõállított kompozitokhoz hasonlóan viselkedtek, és 6 7%-os nyúlásnál elszakadtak. Ez arra utal, hogy erélyesebb feldolgozási körülmények mellett a H 649 polipropilén antioxidáns tartalmának 1000/ 1000 ppm mennyiséggel történõ növelése sem biztosít kellõ termooxidatív stabilitást a nanokompozitnak. A PP/MAPP keverékek modulusza meglepõ módon meghaladta a tiszta polimer moduluszát. Feltételezhetõ, hogy az MAPP hatására megváltozott a polipropilén kristályossága és ennek tudható be a modulusz növekedése. 4. Összefoglalás PP/rétegszilikátokban alkalmazott töltõanyagnak és kapcsoló anyagnak a nanokompozitok szerkezetére, stabilitására, valamint reológiai és mechanikai tulajdonságaira gyakorolt hatását tanulmányoztuk. Organofilizált montmorillonit (OMMT) és maleinsav-anhidriddel módosított PP (MAPP) felhasználásával különbözõ stabilizátor tartalmú polipropilénbõl nanokompozitokat készí- 3. táblázat. A minták szakítóvizsgálatainak eredménye Minta MMT MAPP I1010/I168 Fordulatszám Idõ E σ y ε y σ ε térfogat% ppm/ppm 1/min min GPa MPa % MPa % 1 0 0 0/0 50 10 1,42±0,05 27,51±0,70 8,36±0,42 * * 2 0 20 0/0 50 10 1,59±0,05 29,77±0,13 8,23±0,34 * * 3 1 20 0/0 50 10 1,64±0,03 28,70±0,19 6,57±0,48 27,93±0,66 7,78±1,48 4 1 20 0/0 80 10 1,68±0,07 29,05±0,26 7,03±0,27 28,34±0,23 8,34±0,79 5 1 20 0/0 80 15 1,62±0,03 ** ** 26,34± 2,48 4,93±1,98 6 1 20 0/0 80 20 1,66±0,05 ** ** 28,18±0,87 5,46±2,33 7 1 20 0/0 80 30 1,66±0,03 ** ** 22,67±0,67 2,36±0,16 8 1 0 0/0 50 10 1,59±0,02 27,98±0,50 7,66±0,04 * * 9 0 20 1 000/1 000 50 10 1,55±0,04 28,95±0,49 8,02±0,19 * * 10 0 20 2 000/2 000 50 10 1,53±0,03 28,54±0,25 8,26±0,43 * * 11 1 20 1 000/1 000 80 10 1,65±0,06 29,11±0,64 7,42± 0,14 23,82±3,08 81,40±91,59 12 1 20 2 000/2 000 80 10 1,55±0,04 28,54±0,31 7,04±0,41 22,89±4,66 166,0±198,04 13 1 20 1 000/1 000 80 15 1,60±0,06 29,06±0,07 7,86±0,07 19,90±1,35 199,47±149,38 14 1 20 2 000/2 000 80 15 1,59±0,03 28,55±0,32 7,69±0,37 23,82±3,33 225,4±177,97 15 1 20 1 000/1 000 80 20 1,62±0,06 28,63±0,20 6,52 0,55 26,77±2,94 7,25±1,34 16 1 20 2 000/2 000 80 20 1,66±0,07 29,15±1,27 7,69±0,37 14,52±2,92 69,67±62,79 17 1 20 1 000/1 000 80 30 1,63±0,06 27,97±1,56 5,67±1,40 23,89±7,22 6,50±2,13 18 1 20 2 000/2 000 80 30 1,53±0,07 27,34±0,60 7,85±0,28 16,72±1,91 136,83±67,64 * szabványos mérési körülmények között a minták nem szakadtak el a mérési tartományban ** szabványos mérési körülmények között nem tudtunk folyási jellemzoket meghatározni 2009. 46. évfolyam, 10. szám 403

tettünk, meghatároztuk ezek stabilitását, színét, reológiai és mechanikai jellemzõit. SEM felvételek alapján vizsgáltuk a diszpergált részecskék méretét és az exfóliáció mértékét. Mind az OMMT, mind az MAPP jelentõs mértékben csökkenti a kereskedelmi forgalomban kapható PP termooxidatív stabilitását. A két adalék együttes alkalmazásakor szinergetikus hatást tapasztaltunk. A polimer degradációjának következtében, a PP viszkozitása és szakadási nyúlása töredékére csökkent a töltõanyag és a kapcsolószer bevitelének hatására. A degradáció ellenére nõtt a rugalmassági modulusz, miközben a polimer szilárdsága nem romlott. A degradáció mértéke függött a feldolgozási körülményektõl is, a feldolgozási idõ növekedésével a polimer láncok tördelõdési foka nõtt. A stabilizátor tartalom növelésével a polipropilén degradációját nagymértékben sikerült csökkenteni. A primer és szekunder antioxidáns mennyiségének 2000 ppm-mel történõ növelésével a degradációt gyakorlatilag sikerült teljesen visszaszorítani, ami a nanokompozitok deformálhatóságának és komplex viszkozitásának jelentõs növekedéséhez vezetett, de nem befolyásolta a nanokompozitok szerkezetét. Sem az alap polimerbõl, sem a többlet stabilizátort tartalmazó polimerbõl készített nanokompozitokban nem volt teljes a rétegszilikát exfóliációja, a mátrix polimer a nanoméretû részecskék mellett nagy méretû, részlegesen lebomlott töltõanyag szemcséket is tartalmazott. Irodalomjegyzék [1] Alexandre, M.; Dubois, P.: Mater. Sci. Eng., 28, 1 63 (2000). [2] Ray, S. S.; Okamoto, M.: Prog. Polym. Sci., 28, 1539 1641 (2003). [3] LeBaron, P. C.; Wang, Z.; Pinnavaia, T. J.: Appl. Clay Sci., 15, 11 29 (1999). [4] Pinnavaia, T. J.; Beall, G. W.: Polymer-Clay Nanocomposites, Wiley, New York, 2001. [5] Golebiewski, J.; Galeski, A.: Compos. Sci. Technol., 67, 3442 3447 (2007). [6] Qin, H.; Zhang, S.; Zhao, C.; Feng, M.; Yang, M.; Shu, Z.; Yang, S.: Polym. Degrad. Stab., 85, 807 813 (2004). [7] Zhang, J.; Jiang, D. D.; Wilkie, C. A.: Polym. Degrad. Stab., 91, 298 304 (2006). [8] Sharma, S. K.; Nayak, S. K.: Polym. Degrad. Stab., 94, 132 138 (2009). [9] Zhang, Y. Q.; Lee, J. H.; Rhee, J. M.; Rhee, K. Y.: Compos. Sci. Technol., 64, 1383 1389 (2004). [10] Leszczynska, A.; Njuguna, J.; Pielichowski, K.; Banerjee, J. R.: Thermochim Acta, 454, 1 22 (2007). [11] Mailhot, B., Morlat, S., Gardette, J. L., Boucard, S., Duchet, J., Gérard, J. F., Polim. Degrad. Stab. 82, 163 167 (2003). [12] Morlat, S.; Mailhot, B., Gonzalez, D., Gardette, J. L., Chem. Mater. 16, 377 383 (2004). [13] Morlat-Therias, S., Mailhot, B., Gonzalez, D., Gardette, J. L.: Chem. Mater. 17, 1072 1078 (2005). [14] Qin, H., Zhang, S., Liu, H., Xie, S., Yang, M., Shen, D., Polymer 46, 3149 3156 (2005). A szerzõk köszönetüket fejezik ki az Országos Tudományos Kutatási Alapprogramnak (K67936) a kutatómunka anyagi támogatásáért. 404 2009. 46. évfolyam, 10. szám