Influence of structure-forming agent on rheological properties of polymer mixture based on low and high density polyethylene

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The paper considers the effect of a structure-forming agent (titanium dioxide) on the rheological characteristics of a polymer mixture based on low and high density polyethylene, taken in a 50/50 ratio. The titanium dioxide concentration was 1 wt%. The rheological behavior of melts of polymer composites was studied using a CEAST MF50 capillary rheometer (Instron, Italy) at temperatures of 190, 210, 230, 250 °С and loads of 3.8, 5.0, 10.0, 12.5, and 21.6 kg. The effect of temperature and shear stress on the regularity of changes in effective viscosity and shear rate has been established. According to the Arrhenius – Frenkel – Eyring model, the activation energy of the viscous flow of composites is determined. The “apparent” activation energy of the viscous flow varies within 16.04–33.10 kJ/mol for the initial polyethylene mixture and in the range of 6.96–33.10 kJ/mol for composites modified with a structurant based on a mixture of low and high density polyethylene. A universal temperature-invariant characteristic of the viscosity properties of polymeric materials has been constructed, which makes it possible, by extrapolating this dependence to the region of high shear rates, to predict the technological mode of their processing by injection molding and extrusion.

About the authors

F. A. Mustafayeva

Institute of Polymer Materials of the Ministry of Science and Education of the Republic of Azerbaijan

Email: mustafayevafatima@mail.ru

N. T. Kakhramanov

Institute of Polymer Materials of the Ministry of Science and Education of the Republic of Azerbaijan

Email: najaf1946@rambler.ru

N. B. Arzumanova

Institute of Polymer Materials of the Ministry of Science and Education of the Republic of Azerbaijan

Email: arzumanova-nushaba@rambler.ru

G. H. Nuraliyeva

Institute of Polymer Materials of the Ministry of Science and Education of the Republic of Azerbaijan

Email: gunayhasanova94@gmail.com

References

  1. Mishra J., Tiwari S.K., Abolhasani M.M., Azimi S., Nayak G.C. 2 – Fundamental of polymer blends and its thermodynamics // Micro and nano fibrillar composites (MFCs and NFCs) from polymer blends / eds K.M. Raghvendra, T. Sabu, K. Nandakumar. Woodhead Publishing, 2017. P. 27–55. doi: 10.1016/B978-0-08-101991-7.00002-9.
  2. Sarathchandran C. Chapter 3 – Interfacial characterization of immiscible polymer blends using rheology // Micro and nano technologies, rheology of polymer blends and nanocomposites / eds T. Sabu, C. Sarathchandran, N. Chandran. Elsevier, 2020. P. 31–48. doi: 10.1016/B978-0-12-816957-5.00003-3.
  3. Ruys A. 6 – Alumina bearings in orthopedics: origin and evolution // Alumina ceramics. Biomedical and clinical applications / ed. A. Ruys. Woodhead Publishing, 2019. P. 139–178. doi: 10.1016/B978-0-08-102442-3.00006-3.
  4. Nabeela A. M. Studing the mechanical properties and morphology of ternary blends of polyethylene // Engineering and Technology Journal. 2009. Vol. 27, no. 6. P. 1197–1205. doi: 10.30684/etj.27.6.17.
  5. Shebani A., Klash A., Elhabishi R., Abdsalam S., Elbreki H., Elhrari W. The influence of LDPE content on the mechanical properties of HDPE/LDPE blends // Research & Development in Material Science. 2018. Vol. 7, no. 5. P. 791–797. doi: 10.31031/RDMS.2018.07.000672.
  6. Ronca S. Chapter 10 – Polyethylene // Brydson’s Plastics Materials / ed. G. Marianne. Butterworth-Heinemann, 2017. P. 247–278. doi: 10.1016/B978-0-323-35824-8.00010-4.
  7. Basmage O.M., Hashmi M.S.J. Plastic products in hospitals and healthcare systems // Encyclopedia of renewable and sustainable materials / eds S. Hashmi, I.A. Choudhury. Elsevier, 2020. Vol. 1. P. 648–657. doi: 10.1016/B978-0-12-803581-8.11303-7.
  8. Kakhramanov N.T., Mustafayeva F.A., Arzumanova N.B., Guliev A.D. Crystallization kinetics of composite materials based on polyethylene mixture with high and low density // Inorganic Materials: Applied Research. 2020. Vol. 11, no. 1. P. 127–131. doi: 10.1134/S2075113320010177.
  9. Datta J., Kosiorek P., Włoch M. Effect of high loading of titanium dioxide particles on the morphology, mechanical and thermo-mechanical properties of the natural rubber-based composites // Iranian Polymer Journal. 2016. Vol. 25. P. 1021–1035. doi: 10.1007/s13726-016-0488-7.
  10. Кахраманов Н.Т., Байрамова И.В., Мамедли У.М., Исмайылзаде А.Д., Исипчик В.С. Свойства нанокомпозитов на основе везувиана и сополимера этилена с гексеном // Пластические массы. 2019. N 5-6. С. 36–39. doi: 10.35164/0554-2901-2019-5-6-36-39
  11. Nguyen V.G., Thai H., Mai D.H., Tran H.T., Tran D.L., Vu M.T. Effect of titanium dioxide on the properties of polyethylene/TiO2 nanocomposites // Composites Part B: Engineering. 2013. Vol. 45, no. 1. P. 1192–1198. doi: 10.1016/j.compositesb.2012.09.058.
  12. Diasanayake M.A.K.L., Senadeera G.K.R., Sarangika H.N.M., Ekanayake P.M.P.C., Thotawattage C.A., Divarathne H.K.D.W.M.N.R., et al. TiO2 as a low cost, multifunctional material // Materilastoday: Proceedings. 2016. Vol. 3, S1. P. S40–S47. doi: 10.1016/j.matpr.2016.01.006.
  13. Kubacka A., Suárez Diez M., Rojo D., Bargiela R., Ciordia S., Zapico I., et al. Understanding the antimicrobial mechanism of TiO2-based nanocomposite films in a pathogenic bacterium // Scientific Reports. 2014. Vol. 4. P. 4134. doi: 10.1038/srep04134.
  14. Анпилогова В.С., Кравченко Т.П., Николаева Н.Ю., Лин Н.З., Осипчик В.С. Реологические свойства композиционных материалов на основе полиэтилена высокой плотности // Пластические массы. 2016. N 5-6. С. 9–11. EDN: WIOBHH.
  15. Курбанова Р.В. Реологические свойства органо-неорганических гибридных гелей на основе функционализированного полиэтилена низкой плотности и клиноптилолита // Пластические массы. 2020. N 7-8. С. 3–7. doi: 10.35164/0554-2901-20207-8-3-7. EDN: DVGVAS.
  16. Кочуров Д.В. Реология разбавленных растворов полимеров // Международный студенческий научный вестник. 2018. N 5. С. 157. EDN: UZQMBU.
  17. Lou Y., Lei Q., Wu G. Research on polymer viscous flow activation energy and non-newtonian index model based on feature size // Advances in Polymer Technology. 2019. P. 1070427. doi: 10.1155/2019/1070427.
  18. Alzarzouri F., Jabra R., Deri F. Melt rheological behaviour and mechanical properties of poly(lactic acid)/ high density polyethylene blends // Materials Physics and Mechanics. 2021. Vol. 47, no. 1. P. 103–116. doi: 10.18149/MPM.4712021_10.
  19. Vinogradov G.V., Malkin A.Ya. Temperature-independent viscosity characteristics of polymer systems // Journal of Polymer Science Part A: General Papers. 1964. Vol. 2, no. 5. P. 2357–2372. doi: 10.1002/pol.1964.100020525.
  20. Allahverdiyeva Kh.V., Kakhramanov N.T., Abdullin M.I. Rheological properties of metal-filled systems based on lowdensity polyethylene and aluminum // Inorganic Materials: Applied Research. 2022. Vol. 13, no. 5. P. 1340–1345. doi: 10.1134/S2075113322050033.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML


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».