Тема Происхождение полимеров
Рис. 1.16. Зависимость наибольшей ньютоновской вязкости растворов полимеров от молекулярной массы
жүктеу/скачать 35,79 Mb.
|
ВМС.ответы
- Бұл бет үшін навигация:
- 74.Эластомерные материалы
| Рис. 1.16. Зависимость наибольшей ньютоновской вязкости растворов полимеров от молекулярной массы
Из рисунка 1.16 видно, что эта зависимость представлена двумя пересекающимися прямыми. Точка пересечения отвечает критической молекулярной массе Мкр, при которой формируется флуктуационная сетка зацеплений. С уменьшением концентрации точки пересечения прямых смещаются в область больших значений Мкр, однако произведение М С = const. Оно зависит от природы полимера, растворителя и температуры. Постоянное значение этого произведения означает, что интенсивное структурообразование в растворе начинается в случае, когда чем меньше концентрация, тем больше длина цепи. При М > Мкр зависимость вязкости г0 от М и с описывается уравнением где р - плотность раствора; К' - константа, зависящая от температуры; а и Р - константы, универсальное значение которых лежит около 5 и 3,5 соответственно, причем — = а, т.е. константе в (1.37). Концентрация С в этом уравнении выражена в весовых процентах. Для расплавов полимеров имеем где К - константа для каждого полимера, зависящая от температуры и давления. Аномалию вязкости можно объяснить следующими причинами: понижением плотности сетки, развитием высокоэластической деформации и образованием кластеров. В основе всех этих причин лежат реальные молекулярные модели течения. 74.Эластомерные материалы Большую группу полимерных материалов составляют эластомеры, т. е. материалы, обладающие высокой эластичностью при температурах эксплуатации. Относительное удлинение при разрыве таких материалов составляет сотни процентов, а иногда превышает 1000 %. Очень важно, что деформация эластомеров является обратимой, т. е. после снятия приложенной нагрузки они стремятся вернуться в исходное состояние. Основными представителями эластомеров являются резины и термоэластопласты. В резинах макромолекулы полимеров связаны между собой химическими связями, образовавшимися в результате вулканизации, а в термоэластопластах сегменты макромолекул связаны между собой физическими связями. Смеси каучуков позволяют получать резины со свойствами, значительно превосходящими свойства резин на основе использованных индивидуальных каучуков. В зависимости от соотношения содержания каучуков в смеси динамическая выносливость резин изменяется по кривой с максимумом. Причиной такого изменения является термодинамическая несовместимость этих каучуков и, как следствие, образование каждым из них самостоятельной фазы. Такая резина имеет двухфазную структуру, свойства которой превосходят свойства резин с однофазным строением на основе исходных каучуков. Помимо каучуков в резиновые смеси входят вулканизующие агенты, ускорители вулканизации, наполнители, пластификаторы, стабилизаторы, пигменты и другие добавки. В сложных резиновых смесях количество ингредиентов достигает 20. Вулканизующие агенты — компоненты резиновых смесей, позволяющие произвести сшивание макромолекул каучука поперечными связями. В результате образования между макромолекулами поперечных связей резко изменяются все свойства каучука: увеличиваются прочность, эластичность, модуль при растяжении, твердость и другие механические характеристики. В отличие от каучука полученная при сшивании вулканизующим агентом резина не обладает растворимостью. В качестве вулканизующих агентов используют серу, органические пероксиды, оксиды металлов, диамины, диизоцианаты и другие химические соединения. Выбор вулканизующего агента зависит от типа каучука. С целью сокращения продолжительности вулканизации в состав резиновых смесей вводят ускорители вулканизации, которые повышают химическую активность вулканизующих агентов. В качестве ускорителей вулканизации применяют, как правило, различные органические соединения. Ускорители вулканизации не только сокращают продолжительность вулканизации, но и улучшают физико-механические свойства резин. Наряду с химической вулканизацией резиновых смесей используют радиационное сшивание, т. е. образование пространственной сетки в полимере под влиянием ионизирующего излучения. Для этого используют источники быстрых электронов, рентгеновское и у-излу- чение. Еще более высокой прочностью обладают вулканизаты, полученные при радиационном структурировании смесей, содержащих серу . Это является следствием образования двойной сетки поперечных связей, образованных в результате серной вулканизации и радиационного структурирования. Наиболее часто радиационную вулканизацию используют для структурирования резин на основе кремнийорганиче- ских каучуков. С целью подавления склонности резиновых смесей к преждевременной подвулканизации при хранении и в процессе технологической переработки в них добавляют замедлители подвулканизации. В качестве замедлителей подвулканизации используют некоторые органические кислоты, их ангидриды, соли металлов и другие вещества. Выбор типа замедлителя подвулканизации определяется природой и свойствами используемого ускорителя вулканизации. Большое влияние на свойства и стоимость резин оказывают наполнители — как правило, мелкодисперсные порошки различной природы: неорганические, органические и металлические. Наполнители бывают активные и инертные. Использование наполнителей позволяет изменить физико-механические характеристики резин, снизить их стоимость, улучшить технологические свойства резиновых смесей. Активные наполнители (технический углерод, синтетический диоксид кремния, силикаты металлов и др.) изменяют структуру резин, увеличивают модуль упругости, твердость, предел прочности при растяжении, сопротивление раздиру и истиранию, термостойкость, снижают относительное удлинение и эластичность. Изменение свойств резин под воздействием активных наполнителей является следствием уменьшения подвижности макромолекул и их сегментов в результате взаимодействия с частицами наполнителя. Инертные наполнители, в качестве которых используют дешевые минеральные и органические порошки (мел, каолин, глину, лигнин и др.), практически не влияют на свойства резин, но позволяют снизить их стоимость. Пластификаторы улучшают технологические свойства резиновых смесей, снижают твердость резин, повышают их морозостойкость и эластичность, при этом снижаются температуры стеклования и текучести резиновых смесей. Степень их изменения зависит от природы пластификатора и его содержания в смеси. При увеличении содержания пластификатора разница между температурами стеклования и текучести резиновых смесей уменьшается и при определенном содержании становится равной нулю. Это означает, что полимер теряет свои эластические свойства, т. е. при большом содержании пластификатора снижение эксплуатационных характеристик резины становится критическим. Стабилизаторы в составе резиновых смесей используют для повышения устойчивости резин к действию различных факторов, влияющих на их старение. Это может быть воздействие кислорода и озона, содержащихся в атмосфере, тепла, света, радиации и других факторов. Как правило, в рецептуру резиновой смеси вводят несколько стабилизаторов, позволяющих защитить материал от различного воздействия. В соответствии с избирательностью влияния на процессы старения различают антиоксиданты, антиозонанты, противоутомители, термостабилизаторы, светостабилизаторы, антирады и др. При изготовлении цветных резин используют органические и неорганические пигменты. Пигменты вводят в резиновую смесь в очень небольших количествах (0,01—1,0 %), что практически не влияет на механические свойства резин. Поскольку содержание пигментов в резиновой смеси небольшое, их вводят в виде маточной смеси для лучшего распределения в массе и получения однотонной окраски готового материала жүктеу/скачать 35,79 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|