Elastic properties of polypropylene/ethylene-octene copolymer blends

Abstract

Směsi polypropylenu (PP) a etylen-oktenového kopolymeru (EOC) přes celou škálu složení (10, 20, ?, 80, 90 hm%) byly zkoumány s důrazem na mechanické vlastnosti. Vzorky (0-50% PP) byly nataženy v trhacím stroji na dané protažení (100, 200 a 300%) a pak se trhací hlava vrátila do počáteční polohy. Hodnoty trvalé deformace byly vyhodnoceny z hysterezní křivky. Tyto hodnoty trvalé deformace byly vyneseny v závislosti na použitém počátečním protažení a na obsahu PP. Napětí při daném protažení (M100 a M300) byly vyneseny v závislosti na obsahu PP. Při nízkém obsahu PP (0-20%) hodnoty trvalé deformace byly blízké hodnotám čistého EOC. Prudší nárůst těchto hodnot byl pozorován pro koncentrace 20-50% PP. Další série experimentů se týkala testování pevnosti až do přetržení (pro plný rozsah koncentrací). Z těchto experimentů byly vyhodnoceny hodnoty modulu a napětí při přetržení v závislosti na obsahu PP. Hodnoty modulu byly blízko hodnot pro čistý EOC v rozsahu 0-25% PP. Pak hodnoty začínají růst téměř lineárně se vzrůstajícím obsahem PP. Mechanické vlastnosti směsí byly srovnány se strukturou za pomocí transmisní elektronové mikroskopie (TEM). Při 20% PP byly nalezeny PP částice kulatého tvaru uniformě distribuované v EOC matrici. Když byl obsah PP 30%, tvar PP částic se změnil na protáhlý. V případě 40% PP struktura připomínala ko-kontinuální. Diferenciální skenovací kalorimetrie odhalila původ vynikajících elastických vlastností EOC. EOC krystaly (obsah 7 hm%) fungují jako spojovací body pro amorfní řetězce (fyzikální síťování).

Blends of polypropylene (PP) and ethylene-octene copolymer (EOC) across the whole composition range (10, 20, ., 80, 90 wt.%) were investigated with focus on mechanical properties. Samples (0-50% of PP) were stretched in a tensile machine to given elongations (100, 200 and 300%) and then the crosshead returned to the initial position. The residual strain values were obtained from the hysteresis curves. These residual strain values were plotted as a function of applied strain and PP content. Stress at given elongation (M100 and M300) was also plotted as a function of PP content. At low PP content (0?20%), residual strain and stress at given elongation are close to those of pure EOC. A steeper increase in these values was observed for concentrations 20?50% of PP. Another set of experiments involved tensile testing to break (full range of concentrations). From these experiments, tensile modulus and stress at break were evaluated and plotted as a function of PP content. Modulus values were close to that of pure EOC in the range of 0?25% of PP. Then, the values start to increase almost linearly with increasing PP content. The mechanical properties of the blends were correlated with the structure observed by transmission electron microscopy (TEM). At 20% PP, there are PP particles with round shape uniformly dispersed in the EOC matrix. When the PP content increased to 30%, the shape of the PP particles changed to elongated. In the case of 40% of PP, the structure resembles a co-continuous one. Differential scanning calorimetry (DSC) revealed the nature of the excellent elastic behavior of EOC. EOC crystals at 7 wt% act as tie points for amorphous chains (physical cross-linking).