Modifying Effect of Polyethylene Fractions of Different Molecular Weights on the Morphology and Properties of Reactor Polymer Compositions Based on Ultrahigh Molecular Weight Polyethylene

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Reactor polymer compositions (RPCs) based on UHMWPE with Mw = 1000 kg mol–1 and low molecular weight HDPE (LMWPE) were studied. Two series of UHMWPE compositions were used to determine the influence of the molecular weight and properties of the LMWPE fraction on the morpho-logy, mechanical and rheological properties of UHMWPE/LMWPE. Сompositions, including from 10 to 80 wt % UHMWPE with Mw = 160 kg mol–1 (PE-160) were obtained in a two-stage process of ethylene polymerization with a metallocene catalyst. They differed in the order of introduction of PE-160 into UHMWPE (PE-160/UHMWPE and UHMWPE/PE-160). Compositions of UHMWPE and LMWPE with Mw = 48 kg mol–1 (PE-48/UHMWPE) with PE-48 content from 6 to 30 wt % were synthesized in a single-stage polymerization of ethylene in the presence of a tandem catalyst. A comparison of the shape and size of particles of nascent polymer products was made using the SEM method. The morphology, tensile, dynamic mechanical and rheological properties of RPC have been studied depending on the method of their preparation, the content of the low molecular weight fraction, its molecular weight and physical and mechanical properties. An increase in the proportion of PE-160 and PE-48 in PE-160/UHMWPE and PE‑48/UHMWPE leads to an increase in RPC crystallinity, tensile modulus and dynamic mechanical modulus with significant deviations from the additivity rule.

About the authors

S. S. Gostev

Semenov Federal Research Center for Chemical Physics, Russian Academy of Sciences

Email: star2004i341@rambler.ru
119991, Moscow, Russia

E. E. Starchak

Semenov Federal Research Center for Chemical Physics, Russian Academy of Sciences

Email: star2004i341@rambler.ru
119991, Moscow, Russia

T. M. Ushakova

Semenov Federal Research Center for Chemical Physics, Russian Academy of Sciences

Email: star2004i341@rambler.ru
119991, Moscow, Russia

V. G. Grinev

Semenov Federal Research Center for Chemical Physics, Russian Academy of Sciences

Email: star2004i341@rambler.ru
119991, Moscow, Russia

V. G. Krasheninnikov

Semenov Federal Research Center for Chemical Physics, Russian Academy of Sciences

Email: star2004i341@rambler.ru
119991, Moscow, Russia

A. Ya. Gorenberg

Semenov Federal Research Center for Chemical Physics, Russian Academy of Sciences

Email: star2004i341@rambler.ru
119991, Moscow, Russia

D. N. Vtyurina

Semenov Federal Research Center for Chemical Physics, Russian Academy of Sciences

Email: star2004i341@rambler.ru
119991, Moscow, Russia

T. A. Ladygina

Semenov Federal Research Center for Chemical Physics, Russian Academy of Sciences

Email: star2004i341@rambler.ru
119991, Moscow, Russia

L. A. Novokshonova

Semenov Federal Research Center for Chemical Physics, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: star2004i341@rambler.ru
119991, Moscow, Russia

References

  1. Patel K., Chikkali S.H., Sivarama S. // Prog. Polym. Sci. 2020. V. 109. P. 101290.
  2. Tran H.Q., Brookhart M., Daugulis O.J. // J. Am. Chem. Soc. 2020. V. 142. № 15. P. 7198.
  3. Antonov A.A., Bryliakov K.P. // Eur. Polym. J. 2021. V. 142. P. 110162.
  4. Kurtz S.M. In The UHMWPE Handbook. San Diego: Elsevier Acad. Press, 2004.
  5. Liang P., Chen Y., Ren C., Chen M., Jiang B., Wang J., Yang Y., Li W. // Ind. Eng. Chemy. Res. 2020. V. 59. № 45. P. 19964.
  6. Kurtz S.M. // UHMWPE Biomaterials Handbook, New York: Elsevier Acad. Press. 2015. P. 840.
  7. Chen Y., Zou H., Liang M., Liu P. // J. Appl. Polym. Sci. 2012. V. 129. № 3. P. 945.
  8. Adhikari R., Godehardt R., Lebek W., Michler G.H. // J.Appl. Polym. Sci. 2007. V. 103. № 3. P. 1887.
  9. Chen Y., Nie X., Zou H., Liang M., Li P. // J. Appl. Polym. Sci. 2013. V. 130. № 4. P. 2487.
  10. Gonzalez J., Rosales C., Gonzalez M., Leon N., Escalona R., Rojas H. // J. Appl. Polym. Sci. 2017. V. 134. № 26. P. 44996.
  11. Lim K.L.K., Mohd Z.A., Ishak U.S., Ishiaku A.M., Fuad Y., Yusof A.H., Czigany T., Pukanszky B., Ogunniyi D.S.J. // J. Appl. Polym. Sci. 2005. V. 97. № 1. P. 413.
  12. Ahmad M., Wahit M.U., Kadir M.R.A., Dahlan K.Z.M., Jawaid M. // J. Polym. Eng. 2013. V. 33. № 7. P. 599.
  13. Suwanprateeb J.J. // J. Appl. Polym. Sci. 2000. V. 75. № 12. P. 1503.
  14. Lucas A.A., Ambrósiob J.D., Otagurob H., Costab L.C., Agnellia J.A.M. // Wear. 2011. V. 270. № 9–10. P. 576.
  15. Stürzel M., Mihan S., Mülhaupt R. // Chem. Rev. 2016. V. 116. № 3. P. 1398.
  16. Boscoletto A., Franco R., Scapin M., Tavan M. // Eur. Polym. J. 1997. V. 33. № 1. P. 97.
  17. Lafleur S., Berthoud R., Ensinck R., Cordier A., Cremer GDe., Philippaerts A., Bastiaansen K., Margossian T., Severn J.R. // J. Polym. Sci., Polym. Chem. 2018. V. 56. № 15. P. 1645.
  18. Ruff M., Lang C., Paulik R.W. // Macromol. React. Eng. 2013. V. 7. № 7. P. 328.
  19. Ushakova T.M., Starchak E.E., Krasheninnikov V.G., Shcherbina M.A., Gostev S.S., Novokshonova L.A. // J. Appl. Polym. Sci. 2022. V. 139. № 16. P. 52000.
  20. Ushakova T.M., Starchak E.E., Gostev S.S., Grinev V.G., Krasheninnikov V.G., Gorenberg A.Ya., Novokshonova L.A. // J. Appl. Polym. Sci. 2020. V. 137. № 38. P. 49121.
  21. Sturzel M., Hees T., Enders M., Thomann Y., Blattmann H., Mulhaupt R. // Macromolecules. 2016. V. 49. № 21. P. 8048.
  22. Ushakova T., Gostev S., Starchak E., Krasheninnikov V., Grynev V., Kudinova O., Novokshonova L. // Iran. Polym. J. 2023. V. 32. № 5. P. 523.
  23. Ehrenstein G.W., Riedel G., Trawiel P. // Thermal Analysis of Plastics, Munich: Carl Hanser Verlag, 2004. P. 236.
  24. Ushakova T.M., Starchak E.E., Krasheninnikov V.G., Grinev V.G., Ladygina T.A., Novokshonova L.A. // J. Appl. Polym. Sc. 2014. V. 131. № 8. P. 40151.
  25. Alt H.G., Koppl A. // Chem. Rev. 2000. V. 100. № 4. P. 1205.
  26. Alelyunas Y.W., Guo Z., Lapointe R.E., Jordan R.F. // Organometallics. 1993. V. 12. № 2. P. 544.
  27. Guo Z., Swenson D., Jordan R.F. // Organometallics. 1994. V. 13. № 4. P. 1424.
  28. Lacroix F.V., Loos J., Schulte K. // Polymer. 1999. V. 40. № 4. P. 843.
  29. Balzano L., Rastogi S., Peters G. // Macromolecules. 2011. V. 44. № 8. P. 2926.
  30. Kukalyekar N., Balzano L., Peters G.W.M., Rastogi S., Chadwick J.C. // Macromol. React. Eng. 2009. V. 3. № 8. P. 448.
  31. Ferreira E., Fechine G. // J Appl. Polym. Sci. 2020. V. 137. № 38. P. 49604.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2.

Download (94KB)
3.

Download (6MB)
4.

Download (1MB)
5.

Download (70KB)
6.

Download (77KB)

Copyright (c) 2023 С.С. Гостев, Е.Е. Старчак, Т.М. Ушакова, В.Г. Гринев, В.Г. Крашенинников, А.Я. Горенберг, Д.Н. Втюрина, Т.А. Ладыгина, Л.А. Новокшонова

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».