Maßschneidern der Eigenschaften von Polypropen Mischungen und Olefincopolymeren

Abstract

Mit Hilfe von Oberflächenspannungen Messungen und zusätzlicher thermodynamischer Größen ist das Mischungsverhalten von Polypropenen mit statistischen Olefincopolymeren beschrieben worden und der Einfluß auf die sich ausbildende Morphologie und die damit verbundenen mechanischen Eigenschaften untersucht worden. Durch gezielte Kristallisationsexperimente an Olefincopolymeren konnte gezeigt werden, daß Kristallinitätsgrad und Kristallmodifikationen definiert über das Temperaturregime und die Copolymerzusammensetzung eingestellt werden können. Die Messungen der Oberflächenspannungen als Funktion der Temperatur des iso- (i-PP) und des syndiotaktischen (s-PP) Polypropens ergaben signifikante Unterschiede. Mit den Ergebnissen der Messungen der Oberflächenspannungen und der Grenzflächenspannungsmessung (i-PP und s-PP) wurden Berechnungen aus pVT-Messungen und mikroskopische Untersuchungen bestätigt. Es konnte gezeigt werden, daß weder die Zugabe des Farbstoffs noch die unterschiedliche Ausrüstung des i-PP (mit Talkum und mit Stabilisator; mit Stabilisator ohne Talkum; ohne Stabilisator ohne Talkum) einen Einfluß auf die Oberflächenspannung der Schmelze ausübten. Es wurden die Oberflächenspannungen von statistischen Ethen-Propen und Ethen-1-Buten (P(E-co-B)) Copolymeren über den gesamten Zusammensetzungsbereich in Abhängigkeit von der Temperatur mit der Apparatur des hängenden Tropfens bestimmt. Beide OFS nehmen mit steigendem Comonomergehalt (Propen bzw. 1-Buten) ab. Die genaueste Übereinstimmung der Lage des Mischbarkeitsfensters des Systems i-PP / P(E-co-B), das mit mikroskopischen Methoden ermittelt wurde, lieferte die Auswertung von pVT-Daten. Um mechanische Kennwerte mit den Ergebnissen der OFS-Messungen zu korrelieren, wurden binäre und ternäre i-PP / Ethen-Propen Copolymer Blends [80/20 Gew.-%] hergestellt. Die größten Zähigkeiten der Mischungen wurden mit Blends, die Ethen-Propen Copolymere mit mittleren Propengehalten enthielten, erzielt. Das Verhältnis der γ- zur α-Modifikation (Xγ ) von Propencopolymeren wurde durch Variation des Comonomers [4-Methyl-1-penten, 1-Okten , 1-Hexadecen] und des Comonomeranteils sowie durch verschiedene Kristallisationstemperaturen gezielt eingestellt. Steigende Kristallisationstemperaturen erhöhten den Anteil der γ-Modifikation. Bei der Untersuchung der Copolymere mit unterschiedlichen Gehalten an Comonomer zeigte sich, daß im Bereich der geringen Comonomergehalte ein zunehmender Comonomeranteil die Ausbildung der γ-Modifikation begünstigt.

Based on surface tension measurements the morphology of polypropene blends with random copolymers of ethene and 1-butene or ethene with propene was optimized in order to achieve favorable mechanical properties. The ratio of the α- to the γ-modification of isotactic propene copolymers with 1-octene, 1-hexadecene and 4-methyl-1-pentene was controlled by variation of copolymer composition and crystallization temperature. The surface and interfacial tension measurements were carried out with the pendant drop apparatus and with the sessile drop equipment. Prior to carrying out the investigations on the surface tension of the poly(ethen-co-propene) (P(E-co-P)s) and of the poly(ethen-co-1-butene) (P(E-co-B)s) random copolymers over the whole range of composition, the influence of additives in commercial samples was studied. The comparison of the surface tension of isotactic polypropene (i-PP) with the surface tension of syndiotactic polypropene (s-PP) showed significant differences in the value of the surface tension. The observation of the immiscibility of these stereoisomers was confirming former results obtained by pVT-measurements and microscopic experiments. The comparison of the results obtained by pendant or sessile drop measurements with those obtained from pVT measurements lead to the conclusion that the best agreement of the prediction of the miscibility window obtained by microscopic observations was achieved by pVT measurements. The results on the morphology and the mechanical properties of the binary and ternary blends of isotactic polypropene and different poly(ethene-co-propene)s (80/20 wt-%) were complex. The highest values for the J-integral were obtained by blending i-PP with copolymers containing nearly identical amounts of ethene and propene in the copolymer. The content of the γ-modification of propene copolymers was tailored by the variation of the comonomer (4-methyl-1-pentene, 1-octene, 1-hexadecene), the content of the comonomer in the copolymer, and the crystallization temperatures. The content of the γ-modification increased with increasing crystallization temperature, or with increasing comonomer content.