Динамическая вулканизация термоэластопластов

Август 23, 2022

Главная
Химия
Динамическая вулканизация термоэластопластов

Содержание

2. Получение ДТЭП Главной особенностью технологии получения ДТЭП из комбинации каучук-термопласт является совмещение стадии смешения и вулканизации.
3. Зависимость упруго-прочностных свойств ДТЭП СКЭПТ:ПП – 50:50 от скорости вращения роторов: 1 – условная прочность при
4. Влияние продолжительности динамической вулканизации на упруго-прочностные свойства ДТЭП Влияние продолжительности динамической вулканизации (t3-t2) на предел прочности
5. При выборе пар каучук-пластик упругопрочностные свойства ДТЭП определяются четырьмя взаимосвязанными характеристиками исходных компонентов: степенью кристалличности термопласта
7. С уменьшением ММ каучука существенно возрастает время t2 достижения максимума динамической вулканизации Мкр2. В то же
8. Структура и морфология ТЭП Существует общепринятое мнение, что для получения из смесей полимеров технических композиционных материалов
9. Размер микрогелевых частиц эластомерной фазы будет зависеть от межфазного натяжения, ММР полимеров, соотношения полимеров, соотношения вязкостей
10. Лучшее диспергирование в смеси полимеров достигается при соотношении вязкости дисперсной фазы и матрицы 0.3 – 0.6
11. Другим важным фактором, определяющим свойства ДТЭП, является непрерывная фаза термопласта. Для всех составов ДТЭП на основе
12. Существует несколько способов повышения межфазного взаимодействия. Так, подбирая полимеры, способные реагировать друг с другом (например, хлорполиэтилен
13. Влияние содержания привитого к молекулам термопласта нитрильного каучука на энергию разрушения ДТЭП на основе композиций CКН
14. Повысить адгезионное взаимодействие между полимерными фазами можно в случае предварительного смешения наполнителя с менее полярным полимером.
15. термограмма ДТЭП на основе СКЭПТ и ПП, а также термограммы исходных СКЭПТ и ПП.
16. Термограммы исходных компонентов и ДТЭП на основе СКЭПТ-ПП . 1 – термограмма СКЭПТ, 2 – термограмма
18. Плотность сшивания эластомерной фазы (ν), достигаемое в ходе динамической вулканизации, является важнейшим структурным параметром, определяющим свойства
20. Величина плотности сшивки сетки заметно возрастает с повышением содержания ПП в ДТЭП. Происходит увеличение плотности цепей
21. Данные свидетельствуют о том, что с повышением температуры действие агрессивных сред приводит к снижению параметра ν,
23. Скачать презентацию

Слайд 2

Получение ДТЭП
Главной особенностью технологии получения ДТЭП из комбинации каучук-термопласт является совмещение

стадии смешения и вулканизации. Этот процесс протекает при высоких температурах (150°-220°С), и для его осуществления необходимо современное высокоскоростное смесительное оборудование. Для получения ДТЭП может использоваться как периодический способ (в закрытых смесителях периодического действия), так и непрерывный способ с использованием двухшнековых экструзионных машин.

Типичная пластограмма получения ДТЭП

Слайд 3

Зависимость упруго-прочностных свойств ДТЭП СКЭПТ:ПП – 50:50 от скорости вращения роторов:
1

– условная прочность при разрыве, 2 – относительное удлинение.

Слайд 4

Влияние продолжительности динамической вулканизации на упруго-прочностные свойства ДТЭП
Влияние продолжительности динамической вулканизации

(t3-t2) на предел прочности при разрыве (а) и относительное удлинение при разрыве (б) для ДТЭП на основе СКИ-3 и ПП .

Слайд 5

При выборе пар каучук-пластик упругопрочностные свойства ДТЭП определяются четырьмя взаимосвязанными характеристиками

исходных компонентов:
степенью кристалличности термопласта W;
критическим межфазным натяжением Y;
молекулярной массой между узлами, образованными перепутанными макромолекулами каучука Мс;
прочностью термопласта σ.

Без применения модифицирующих добавок ДТЭП с высокими физико-механическими свойствами получаются только из смесей эластомер-полиолефин, характеризующихся близкими поверхностными натяжениями. Чем меньше разница между межфазным натяжением каучука и термопласта при комнатной температуре, тем выше степень диспергирования полимеров в композиции и, следовательно, физико-механические показатели ДТЭП.
Действие величины Мс проявляется в меньшей степени, чем Y и W, что, видимо, связано с вулканизацией каучука.

Слайд 6

Слайд 7

С уменьшением ММ каучука существенно возрастает время t2 достижения максимума динамической

вулканизации Мкр2. В то же время значения максимального крутящего момента динамической вулканизации Мкр2.и его конечное значение Мкр3, как и физико-механические свойства получаемых ДТЭП, не зависят от молекулярной массы каучука в исследованном диапазоне. Таким образом, молекулярная масса каучука практически не оказывает влияния на вулканизационные параметры динамической вулканизации и свойства получаемых ДТЭП в случае, если ММ каучука превышает 400 тыс.

Слайд 8

Структура и морфология ТЭП
Существует общепринятое мнение, что для получения из смесей

полимеров технических композиционных материалов с высоким комплексом свойств не обязательна их термодинамическая совместимость, а требуется создание высокодисперсной гетерогенной структуры «полимер в полимере». Наличие микрообластей с различными модулями приводит к облегчению релаксации и диссипации напряжения и улучшению сопротивляемости всей системы нагрузкам, но с термодинамической точки зрения – неравновесным структурам.
Для термодинамически несовместимых полимерных смесей процесс диспергирования осуществляется по трем механизмам: деформирование первичных частиц в волокна («жидкие цилиндры»), разрушение этих волокон на капли и коалесценции последних.

Слайд 9

Размер микрогелевых частиц эластомерной фазы будет зависеть от межфазного натяжения, ММР

полимеров, соотношения полимеров, соотношения вязкостей полимерных компонентов, их термодинамической совместимости, скорости сдвига с одной стороны и от степени сшивания, механо-химических разрывов и коалесценции частиц вулканизованного каучука с другой стороны.

Слайд 10

Лучшее диспергирование в смеси полимеров достигается при соотношении вязкости дисперсной фазы

и матрицы 0.3 – 0.6 и близких нормальных напряжениях. При близких соотношениях вязкостей и межфазного натяжения в смесях «каучук-термопласт» образуются частицы дисперсной фазы размером 0.5 – 5 мкм. Размер частиц увеличивается до 50-70 мкм как при увеличении межфазного натяжения, так и при значительном отклонении соотношения вязкостей от 0.6. Оптимальный размер частиц каучука различается для различных полимерных систем и составляет 0.5 мкм для СКЭПТ-ПП, 1 – 10 мкм для СКС-ПП, 0.2 мкм для СКН-ПВХ. Считается, что эластомерная фаза в ДТЭП представляет собой микрогелевые частицы сшитого при динамической вулканизации каучука, равномерно распределенные в матрице полиолефина.

Слайд 11

Другим важным фактором, определяющим свойства ДТЭП, является непрерывная фаза термопласта. Для

всех составов ДТЭП на основе СКЭПТ и ПП не отмечается образование шейки в процессе растяжения. Это связано с повышенной гибкостью тяжей полипропиленовой фазы и особенностью их деформирования в смеси.
Из-за полидисперсности полимеров, высокой вязкости, малого межфазного натяжения, взаимодействия фрагментов цепи или макромолекул смеси полимеров характеризуется наличием развитого граничного слоя.
Образование развитого слоя на границе фаз в смесях полимеров обусловлено рядом причин: незавершенностью фазового расслоения, сегментальной растворимостью, адсорбцией на твердой поверхности. Поэтому строение на границе фаз в смесях полимеров характеризуется различным уровнем гетерогенности на границе раздела фаз.

Слайд 12

Существует несколько способов повышения межфазного взаимодействия. Так, подбирая полимеры, способные реагировать

друг с другом (например, хлорполиэтилен и полиамид), получают ДТЭП с повышенными прочностными свойствами и стойкостью к действию агрессивных сред.
Другим путем улучшения свойств ДТЭП является применение добавок (ДДС), способствующих повышению технологической совместимости, например, блок-сополимеры или привитые сополимеры с блоками идентичной природы полимерам смеси. В частности, для повышения совместимости системы нитрильный каучук-полипропилен (СКН-ПП) за рубежом добавляют промышленно выпускаемые олигомеры, содержащие по концам нитрильную и алифатическую группы, что позволяет получать ДТЭП с размерами частиц сшитого каучука в 1 нм .

Слайд 13

Влияние содержания привитого к молекулам термопласта нитрильного каучука на энергию разрушения

ДТЭП на основе композиций CКН : полипропилен

Слайд 14

Повысить адгезионное взаимодействие между полимерными фазами можно в случае предварительного смешения

наполнителя с менее полярным полимером. Повышение адгезии может быть обусловлено связыванием полимеров по границе раздела фаз через частицы наполнителя. Такое объяснение предполагает, что на границе раздела фаз имеются частицы наполнителя, на которых одновременно абсорбированы макромолекулы обоих полимеров. В таком случае, если энергия взаимодействия макромолекул обоих полимеров с поверхностью наполнителя больше энергии взаимодействия разнородных макромолекул между собой, то адгезия между полимерными фазами должна повыситься.

Слайд 15

термограмма ДТЭП на основе СКЭПТ и ПП, а также термограммы исходных

СКЭПТ и ПП.

Слайд 16

Термограммы исходных компонентов и ДТЭП на основе СКЭПТ-ПП .
1 – термограмма

СКЭПТ,
2 – термограмма гранулированного исходного пропилена,
3 – термограмма полипропилена после обработки в смесительной камере,
4 – термограмма ДТЭП (СКЭПТ : ПП = 30 : 70).

Слайд 17

Слайд 18

Плотность сшивания эластомерной фазы (ν), достигаемое в ходе динамической вулканизации, является

важнейшим структурным параметром, определяющим свойства конечного материала.
При определении плотности сшивания эластомерной фазы в ДТЭП образцы предварительно подвергают экстракции на установке Сокслета горячим о-ксилолом для отмывки полиолефина. После экстракции образцы высушивают и подвергают набуханию в растворителе в течение 7 дней при комнатной температуре. Тип растворителя выбирается таким образом, чтобы параметр взаимодействия полимер-растворитель был близок к 0.5.

Плотность цепей вулканизационной сетки каучука в ДТЭП зависит как от условий его синтеза, так и от условий эксплуатации (действие температуры, агрессивных сред).

Слайд 19

Слайд 20

Величина плотности сшивки сетки заметно возрастает с повышением содержания ПП в

ДТЭП.

Происходит увеличение плотности цепей вулканизационной сетки с нагреванием, что, по-видимому, связано с довулканизацией каучуковой фазы.

Слайд 21

Данные свидетельствуют о том, что с повышением температуры действие агрессивных сред

приводит к снижению параметра ν, связанному с деструкцией вулканизационной сетки, причем в целом ряде случаев стойкость к воздействию агрессивных сред у ДТЭП, вулканизованных серной вулканизующей системой уступает стойкости ДТЭП, полученных с применением бессерной вулканизующей системой.