Лекция 13. Общая характеристика механики термоэластопластов

Лекция 12. Влияние ионизирующего излучения на свойства механики термоэластопластов

При облучении, в ТЭП протекают два процесса - деструкция и сшивание полибутадиеновых блоков с преобладанием последнего. Незначительное повышение содержания гомополибутадиена и двухблочных сополимеров, в облученном ТЭП ДСТ-30, с одновременным снижением содержания полибутадиена. В экстрагируемых двухблочных сополимерах указывает на деструкцию полибутадиеновых блоков, происходящую в основном по границе раздела фаз.

При облучении дозой до 20 Мрад/с не насыщенность полибутадиеновых блоков уменьшается как за счет межмолекулярного, так и за счет внутримолекулярного сшивания, приводящего к образованию циклических структур.

При облучении дозами более 20 Мрад/с уменьшается количества винильных и транс – виниленовых двойных связей, а скорость уменьшения равновесного набухания не изменяется. Почти постоянная концентрация двойных связей связана с уравновешиванием скоростей расходования двойных связей на сшивание и образование двойных связей.

При облучении в воздухе происходит интенсивное окисление полибутадиеновых блоков с образованием групп – С = О и –С – О – С –

Микроструктура полистирольных блоков термоэластопластов не изменяется, но полистирол не сшивается и не деструктирует при облучении исследуемыми дозами.

При протекании в полибутадиеновой фазе процессов деструкции и сшивания изменяются все свойства бутадиен-стирольных термоэластопластов. Температура стеклования Т_с и температура текучести Т_т в процессе деструкции полибутадиеновых блоков при малых дозаx облучения снижаются. При дальнейшем увеличении дозы облучения Т_с и Т_т повышаются.

Как указывалось, синдиотактический 1,2-полибутадиен (1,2-СПБ) и

синтетический каучук бутадиеновый (СКБ-4А) – достаточно новые полимеры, являющиеся термопластами и обладающие комплексом ценных свойств. Это делает перспективным их использования в различных областях техники, в том числе и в легкой промышленности. Данная глава посвящена обзору работ по термопластам, влияния на них ионизирующего излучения, их свойства, переработке, применению, а также приводятся характеристики синтетического каучука. Отметим, что все каучуки натуральные и синтетические представляют собой высокомолекулярные соединения. Натуральный каучук получается из млечного сока (латекса) каучуконосных деревьев (или одуванчиков), а синтетические каучуки из простых органических соединений (мономеров) методом полимеризации и поликонденсации. В соответствии с методом получения они подразделяются на полимеризационные и поликонденсационные.

В промышленном масштабе производятся следующие синтетические каучуки: изопреновые, бутадиеновые, бутадиен-стирольные и бутадиенметилстирольные, карбоксилатные, бутадиен-метил-винилпиридиновые, бутадиен-нитрильные, хлоропреновые, бутил-каучуки, этилен-пропиленовые, хлорсульфированный полиэтилен, рилоксановые, фторкаучуки, акриловые, полисульфидные, уретановые. Реакция поликонденсации является основной реакцией, исполь­зуемой для получения синтетических каучуков. Исходными мономерами для синтеза каучуков методом поликонденсации служат диеновые углеводороды и производные этиле­на из диеновых углеводородов наибольшее значение имеют изобутадиен, а также хлоропрен, пиперилен. Производные изобутилен, нитрил акриловой кислоты, стирол и т.д. применяются для синтеза каучука при совместной поли­меризации с диеновыми углеводородами.

Получаемые термоэластопласты (ТЭП) - это класс полимеров, сочетающих свойства термопластов и в какой-то мере эластомеров. К их числу относятся полимеры и полимерные материалы, которые в условиях эксплуатации способны, подобно эластомерам, к большим обратимым деформациям, а при повышенных температурах, например, при переработке в изделия, переходят в вязко-текучее состояние подобно термопластам. Первые ТЭП были получены сополимеризацией стирола и диеновых мономеров. Соединения данного типа впервые были синтезированы А.А.Коротковым в 1959 году, а их промышленное производство начато в 1965 году в США. ТЭП, обладающие хорошими эластическими свойствами, способны заменить эластомеры во многих изделиях и материалах.

Важным преимуществом применения ТЭП вместо резины является отсутствие в технологической схеме операций подготовительного производства и стадии вулканизации, а также снижение материалоёмкости продукции и возможность переработки отходов производства. Поэтому одним из основных направлений применения ТЭП является использование их вместо резины для производства изделий различного назначения, что связано со следующими преимуществами:

- упрощение технологии производства деталей;

- возможность организовать экологически чистый, малоотходный, высокомеханизированный процесс;

- существенные снижения энерго – и трудозатрат (на 30%);

- устранение операций приготовительного производства и вулканизации.

Однако существуют и определённые препятствия к повсеместному использованию термопластов взамен резин, объективно связанные со свойствами ТЭП. В частности, во многих случаях эластопласты имеют большие остаточную деформацию и модуль упругости при растяжении. ТЭП недостаточно стабильны при действии атмосферных факторов (в том числе озона), поэтому в них вводят антиоксиданты, светостабилизаторы, антиозонанты. Одним из недостатков ТЭП является их низкая теплостойкость.

а) Переработка термопластов. Благодаря тому, что ТЭП сочетают в себе свойства термопластов и эластомеров, их можно перерабатывать методами, характерными как для термопластов – литьем под давлением, экструзией, прессованием, штампованием, так и для эластомеров – каландрованием, вальцеванием. Например, бутадиен – стирольные ТП менее деструктируют при вальцевании, чем изопрен – стирольные, термическая деструкция которых с заметной скоростью протекает при температурах от 60 до 130 °С. Оптимальная температура переработки их литьем и экструзией составляет 150-200 °С; при более низких температурах может протекать интенсивная механодеструкция, при более высоких – окисление.

ОТП можно перерабатывать методами литья под давлением и шприцеванием. Также возможна переработка пневмо – и вакуумформованием, но полиуретановые ТП перерабатываются в изделия и детали литьем под давлением и экструзией. Для переработки полиэфирных ТП наряду с литьем под давлением и шприцеванием можно использовать методы ротационного формования. Температура переработки составляет 200-260 ⁰С.

б) Применение ТЭП. Благодаря ценному набору свойств ТЭП нашли широкое применение. Одним из важных областей применения ТЭП является использование их в качестве модификаторов свойств термопластов и каучуков (увеличение относительного удлинения, ударной прочности в области низких температур, морозостойкости, эластичности, прочности). Около 90% ТЭП используют в качестве заменителей каучуков в основном в производстве обуви и в автомобильной промышленности.

ТЭП широко применяют в обувной промышленности – в качестве кожзаменителей для изготовления верха и низа обуви, в строительстве - для получения герметизирующих мастик и листов для гидро- и звукоизоляции.

Производство ТЭП развивается быстрыми темпами. Ежегодный прирост производства ТЭП с начала 80-х годов составляет 10%. Если мировое производство всех типов ТЭП в 1975 году составляло -100 тыс. т, то в 1990 году оно превысило 600 тыс. т а в 2000 году достигло 1100 тыс. т. США являются мировым лидером среди потребителей ТЭП (40% общего потребления ТЭП). В мировой структуре потребления ТЭП доля стран Западной Европы составляет - 40% и Японии - 20%.

Однако существуют и определённые препятствия к повсеместному использованию термоэластопластов взамен резин, объективно связанные со свойствами ТЭП. В частности, во многих случаях термоэластопласты имеют большие остаточную деформацию и модуль упругости при растяжении. ТЭП недостаточно стабильны при действии атмосферных факторов (в том числе озона), поэтому в них вводят антиоксиданты, стабилизаторы, антиозонанты.

Одним из недостатков ТЭП является их низкая теплостойкость. Повышение теплостойкости ТЭП может быть достигнуто путём облучения материала ионизирующим излучением.

Дата добавления: 2014-01-07