Специально сформированные наноструктурированные реакторные смеси воска HDPE и UHMWPE в качестве добавок для перерабатываемых в расплаве полностью полиэтиленовых композитов и формирования волокон UHMWPE in situ

Специально сформированные полиэтиленовые реакторные смеси (RB) со сверхширокими бимодальными распределениями молярной массы содержат нанофазно-разделённый полиэтилен сверхвысокой молярной массы (UHMWPE), равномерно диспергированный в полиэтиленовом воске. При литье под давлением полиэтилена высокой плотности (HDPE) с различным содержанием нанофазно-разделённой добавки из воска HDPE и UHMWPE (70/30) (RB30) кристаллизация, ориентированная потоком, обеспечивает формирование волокноподобных наноструктур UHMWPE типа «шиш-кебаб», что приводит к эффективному самоармированию HDPE. Добавки RB легко получают полимеризацией этилена с использованием нанесённых на диоксид кремния двухцентровых хромовых катализаторов, которые одновременно образуют воск HDPE и распутанный UHMWPE в форме нанопластинок. Наличие воска HDPE необходимо для снижения вязкости расплава при высоком содержании UHMWPE. Поскольку воск HDPE кристаллизуется на вытянутых цепях UHMWPE, образующих структуры типа «шиш», с формированием «кебабов», высокое содержание воска HDPE допустимо без возникновения проблем с выделением веществ и ухудшения механических свойств, наблюдаемых в отсутствие UHMWPE. Это армирование in situ существенно улучшает баланс ударной вязкости, жёсткости и прочности HDPE, что проявляется в одновременном повышении модуля Юнга (+365%), прочности при растяжении (+392%) и ударной стойкости (+197%). Эксплуатационные характеристики самoармированного полиэтилена (PE-SRC) значительно превосходят характеристики UHMWPE/HDPE, полученного смешением в расплаве, и большинства полиэтиленовых нанокомпозитов. Применение опасных наночастиц UHMWPE или посторонних неорганических нанонаполнителей не требуется.