Morphology and Mechanical Properties of PP/LLDPE Blends and Ternary PP/LLDPE/nano-CaCO₃ Composites

Abstract

Mechanical and morphological properties of polypropylene (PP)/linear low density polyethylene (LLDPE)/ nano-sized calcium carbonate ternary composites were prepared using a twin-screw extruder. Modification of the filler nano-particle surface was pretreated with stearic acid and of the PP/LLDPE interface by melting high crystallizable, high density polyethylene. In this research, effects of modified linear low density polyethylene (LD) and nano-CaCO₃ weight percentage on tensile strength, Young’s modulus and impact absorbed energy of composites were investigated. In addition, effect of the interaction between filler particles and polymer matrix was studied. Effect of quantity of microcracks on tensile properties of the composites was also discussed. Effect of nano-CaCO₃ and LD on the quantity of microcracks and impact- fractured surface of PP composites was studied by scanning electron microscope (SEM). The impact-fractured surface morphologies were characterized by SEM to clarify the possible mechanisms for improving the fracture resistance.

Для получения полипропиленовых/линейно полиэтиленовых с низкой плотностью/наноразмерных CaCO₃ тройных композитов с соответствующими механическими и морфологическими свойствами используется двухшнековый экструдер. Исследовано влияние модифицированного линейного полиэтилена с низкой плотностью и объемного содержания нано-CaCO₃ на предел прочности при растяжении, модуль Юнга и поглощенную энергию удара композитов. Также исследовано влияние взаимодействия между частицами наполнителя и полимерной матрицей. Рассмотрено влияние количества микротрещин на механические свойства композитов при растяжении. С помощью сканирующего электронного микроскопа исследовано влияние нано-CaCO₃ с низкой плотностью на количество микротрещин и разрушенную при ударе поверхность полипропиленовых композитов. Для определения возможных механизмов улучшения сопротивления разрушению проведена сканирующая электронная микроскопия морфологии разрушенной при ударе поверхности. Результаты показали, что предел текучести смесей на основе полипропиленовых композитов с низкой плотностью и композитов на основе полипропиленовых композитов с низкой плотностью и нано-CaCO₃ с плотностью менее 10% постепенно уменьшается при незначительном увеличении модуля Юнга с повышением нагрузки. С ростом содержания CaCO₃ в обоих нанокомпозитах значение ударной вязкости увеличилось.

Для отримання поліпропіленових/лінійно поліетиленових із низькою густиною/нанорозмірних CaCO₃ потрійних композитів, що мають відповідні механічні і морфологічні властивості, використовується двошнековий екструдер. Досліджено вплив модифікованого лінійного поліетилену з низькою густиною й об’ємного вмісту нано-СаСО₃ на границю міцності при розтязі, модуль Юнга і поглинену енергію удару композитів. Також досліджено вплив взаємодії між частинками наповнювача і полімерною матрицею. Розглянуто вплив кількості мікротріщин на механічні властивості композитів при розтязі. За допомогою скануючого електронного мікроскопа досліджено вплив нано-СаСО₃ з низькою густиною на кількість мікротріщин і зруйновану при ударі поверхню поліпропіленових композитів. Для визначення можливих механізмів покращання опору руйнуванню проведено скануючу електронну мікроскопію морфології зруйнованої при ударі поверхні. Результати показали, що границя текучості сумішей на основі поліпропіленових композитів із низькою густиною і композитів на основі поліпропіленових композитів із низькою густиною і нано-CaCO₃ із густиною менше ніж 10% поступово зменшується при незначному збільшенні модуля Юнга зі зростанням навантаження. Зі збільшенням вмісту СаСО₃ в обох нанокомпозитах значення ударної в’язкості зросло.