Relationship between structure and rheological behavior of thermoplastic vulcanizates containing rubber powder

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

A comparative analysis of the structure and rheological behavior of thermoplastic vulcanizates based on polypropylene, ethylene-propylene-diene monomer and rubber powder was performed. Detailed structural studies of the compositions were carried out using atomic force microscopy. It was found that in mixtures containing rubber powder the polypropylene phase is enriched with carbon black particles with a diameter of about 100 nm. A study of the rheological behavior of thermoplastic vulcanizates showed an abnormal decrease in viscosity in mixtures containing up to 10 wt.% rubber powder. The critical parameters for the manifestation of this effect are: continuity of the PP matrix, nanoscale size of carbon black particles, their concentration and their uniform distribution in the PP matrix.

About the authors

N. A. Erina

Semenov Federal Research Center for Chemical Physics

Email: natalia.erina@mail.ru
Moscow, Russia

O. P. Kuznetsova

Semenov Federal Research Center for Chemical Physics

Email: natalia.erina@mail.ru
Moscow, Russia

T. I. Medintseva

Semenov Federal Research Center for Chemical Physics

Email: natalia.erina@mail.ru
Moscow, Russia

S. Z. Rogovina

Semenov Federal Research Center for Chemical Physics

Email: natalia.erina@mail.ru
Moscow, Russia

L. A. Zhorina

Semenov Federal Research Center for Chemical Physics

Email: natalia.erina@mail.ru
Moscow, Russia

A. A. Berlin

Semenov Federal Research Center for Chemical Physics

Author for correspondence.
Email: natalia.erina@mail.ru
Moscow, Russia

References

  1. Adhikari B., De D., Maiti S. Prog. // Polym. Sci. 2000. V. 25. P. 909. http://dx.doi.org/10.1016/S0079-6700(00)00020-4
  2. Enikolopyan N.S, Fridman M.L. // Dokl. Akad. Nauk USSR. 1986. V. 290. № 2. P. 379.
  3. Nikol’skij V.G. // Vtorichnuye resursi. 2002. V. 1. P. 48.
  4. Coran A.Y., Patel R.P. Thermoplastic Elastomers Based on Dynamically Vulcanized Elastomer-Thermoplastic Blends. / Eds. Holden G., Kricheldorf H., Qirk R. Munich: Hanser Publ., 2004.
  5. Djent A.N.., Mark D. Kauchuk i rezina. Nauka i technologiya. Moscow: Intellect, 2011.
  6. Lykin A.S. Voprosu prakticheskoj technologii izgotovleniay shin. 2009. V. 5. P. 9.
  7. Zaikin A.E., Bikmullin R.S., Gorbunova I.A. // Zhurnal prikladnoj chimii. 2007. V. 80. № 6. P. 988.
  8. Ismail H., Suryadiansyah М. // Polym. Test. 2002. V. 21. № 4. P. 389. http://dx.doi.org/10.1016/S0142-9418(01)00101-5
  9. Julían L.E. Recycling of ground tyre rubber and polyolefin wastes by producing thermoplastic elastomers. Kaiserslautern, 2005.
  10. Sienkiewicz J., Janik H., Borzędzkowska-Labuda K., Kucińska-Lipka J. // J. Clean. Prod. 2017. V. 147. P. 560. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2017.01.121
  11. Binnig G., Rohrer H., Berber C. // Appl. Phys. Lett. 1981. V. 40. № 2. P. 178.
  12. Lim J., Park J.I., Park J.Ch. et al. // Elastom. Compos. 2017. V. 52. № 1. P. 35. https://doi.org/10.7473/EC.2017.52.1.35
  13. Belhaoues A., Benmesli S., Riahi F. // J. Elastom. Plast. 2020. V. 52. № 8. P. 728. https://doi.org/10.1177/0095244319891231
  14. Pittenger B., Erina N., Su C. // Nanomechanical Analysis of High Performance Materials. Dordrecht: Springer, 2014. https://doi.org/10.1007/978-94-007-6919-9
  15. Erina N.A., Medintseva T.I., Prut E.V., Berlin A.A. // Polym. Sci. A. 2022. V. 64. № 6. P. 609. https://doi.org/10.1134/S0965545X22700389
  16. Prut E.V., Erina N.A., Karger-Kocsis. J., Medintseva T.I. // J. Appl. Polym. Sci. 2008. V. 109. P. 1212. https://doi.org/10.1002/app.28158
  17. Banerjee S.S., Bhowmick A.K. // J. Mater. Sci. 2016. V. 51. P. 6722.
  18. Carvalho A.P.A., Sirqueira, A.S. // Polímeros. 2016. V. 26. № 2. P. 123. https://doi.org/10.1590/0104-1428.2195
  19. Saeb M.R., Wisnievska P., Susik A. et al. // Materials. 2022. V. 15. P. 841. https://doi.org/10.3390/ma15030841
  20. Chebotarevskii A.E., Enikolopyan N.S, Nikol’skij V.G. et al. // А.C. 1022735 USSR. 1983. Byull. Izobret. № 22. P. 15.
  21. Prut E.V., Zelenetskii A.N., Chepel’ L.M. et al. // RF Patent 2069217. 1996. Byull. Izobret. № 32.
  22. Prut E.V., Medintseva T.I., Kuznetsova O.P. // Russ. J. Phys. Chem. B. 2023. V. 17. № 2. P. 478. https://doi.org/10.1134/S1990793123020306
  23. Zhorina L.A., Kompaniets L.V., Kanauzova A.A., Prut E.V. // Polym. Sci. A. 2003. V. 45. № 7. P. 606.
  24. Magonov S.N., Whangbo M.-H. Surface analysis with STM and AFM: Experimental and Theoretical Aspects of Image Analysis. Weinheim: Wiley-VCH, 1996.
  25. Medintseva T.I., Sergeev A.I., Shilkina N.G., Prut E.V. // Russ. J. Phys. Chem. 2023. V. 17. № 3. P. 755. https://doi.org/10.31857/S0207401X23050096
  26. Malkin A.Ya., Chalukh А.Ye. Diffuziya i vyazkost’ polymerov. Metodu izmereniya (Diffusion and Viscosity of Polymers: Measurement Techniques). Moscow: Khimiya, 1979 [In Russian).
  27. Medintseva T.I., Dreval’ V.Ye., Erina N.A., Prut E.V. // Polym. Sci. А. 2003. V. 45. № 12. P. 2032.
  28. Kulichikhin V.G., Semakov D.D., Karbushev V.V. et al. // Polym. Sci. А. 2009. V. 51. № 11. P. 1303. https://doi.org/10.1134/S0965545X09110169
  29. Gasymov M.M., Medintseva T.I., Rogovina S.Z. et al. // Polym. Sci. А. 2024. V. 66. № 1. P. 95. https://doi.org/ 10.1134/S0965545X24600261
  30. Serenko O.A., Goncharuk G.P., Knunyants M.I., Kryutchkov A.N. // Polym. Sci. A. 1998. V. 40. № 7. P. 746.
  31. Nanostructure, Nanosystems, and Nanostructured Materials. Theory, Production, and Development / Eds. Sivakumar P., Kodolov V., Zaikov G., Haghi A. Apple Academic Press Inc., 2014.
  32. Rebinder P.A. // Discuss. Farad. Soc. 1954. V. 18. P. 151.
  33. Rebinder P.A. Phyziko-khimicheskaya mekhanika dispersnukh struktur. Moscow: Nauka, 1966 [In Russian].
  34. Kargin V.A. Sovremenniye problemu nauki o polimerakh. Moscow State University, 1960 [In Russian].
  35. Lipatov Yu.S. Phiziko-chimicheskiye osnovu napolneniya polimerov. Moscow: Chimiya, 1991 [In Russian].

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

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».