Связи между переработкой, наноструктурой и свойствами полиэтиленовых композитов, армированных поточно-индуцированной ориентированной кристаллизацией СВМПЭ

Полиэтиленовые композиты, характеризующиеся существенно улучшенным балансом трещиностойкости и жесткости, можно легко получать методом традиционного литья под давлением полиэтилена высокой плотности (ПЭВП) в присутствии бимодальных реакторных смесей полиэтилена (RB40), содержащих 40 мас.% сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ), диспергированного в воске из ПЭВП. Анализ методом сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) и дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК) показывает, что поточно-индуцированная кристаллизация приводит к образованию нановолокон СВМПЭ с вытянутыми цепями, формирующих структуры типа «шиш», которые инициируют кристаллизацию ПЭВП и образование структур типа «шиш-кебаб», выступающих в качестве армирующих фаз. При смешении в расплаве микронных частиц СВМПЭ такой эффект не наблюдается. Литье под давлением ПЭВП с добавлением 30 мас.% RB40 при 165 °C позволяет получать термопластичные полиэтиленовые композиты, содержащие 12 мас.% СВМПЭ, с повышенным модулем Юнга 3400 МПа, пределом прочности при растяжении 140 МПа и ударной вязкостью 22,0 кДж/м². Согласно анализу поверхности излома, формирование структур типа «поверхностный слой–промежуточная зона–сердцевина» обусловливает значительное повышение ударной вязкости. При постоянном содержании RB40 морфология и механические свойства сильно зависят от температуры переработки. При повышении температуры переработки с 165 °C до 250 °C средний диаметр структур типа «шиш-кебаб» увеличивается от нанометрового до микронного диапазона, что сопровождается значительной утратой самоупрочнения при температурах выше 200 °C. Отсутствие структур типа «шиш-кебаб» при 250 °C связывают с релаксацией полимерных цепей и переходом из вытянутой конформации в свернутую, что препятствует формированию структур типа «шиш».