Структурно-химическая модификация диеновых термоэластопластов, наполненных сетчатым эластомером

• Автор: Верещагина, Ирина Анатольевна
• Шифр специальности: 02.00.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Ярославль
• Количество страниц: 270 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. Аналитический обзор. ПОЛИМЕРНЫЕ МАТЕРИАЛЫ, ОБЛАДАЮЩИЕ СВОЙСТВАМИ ТЕРМОЭЛАСТОПЛАСТОВ
1.1. Композиционные материалы на основе механических смесей термопластов с каучуками
1.2. Композиционные материалы на основе блок-сополимеров 1 б
1.3. Особенности получения и свойств динамических вулканиза-тов
1.4. Выводы из аналитического обзора и постановка задачи исследования
ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Объекты исследования
2.2. Методы исследования
2.2.1. Исследования изменений структуры блок-сополимеров, полиэтилена и каучуков при воздействии температуры и сдвиговых деформаций
2.2.2. Исследование структуры сетчатого эластичного наполнителя
2.2.3. Межфазное взаимодействие на границе раздела "термоэласто-пласт - наполнитель" и "термопласт - наполнитель"
2.2.4. Определение свойств исследуемых материалов
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ СЕТЧАТЫХ ЭЛАСТИЧНЫХ НАПОЛНИТЕЛЕЙ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ
3.1. Распределение СЭН в среде линейного полимера
3.2. Изменение параметров вулканизационной сетки
3.3. Влияние типа резины в сетчатом эластичном наполнителе на поверхностную энергию
3.4. Характеристика фазовой структуры композиций "линейный полимер - сетчатый эластичный наполнитель"
ГЛАВА 4. СТРУКТУРА И СВОЙСТВА ДИЕНОВЫХ БЛОК-СОПОЛИ-МЕРОВ, НАПОЛНЕННЫХ СЕТЧАТЫМ ЭЛАСТОМЕРОМ
4.1. Влияние эластичного наполнителя на физико-механические свойства блок-сополимеров
4.1.1. Влияние эластичного наполнителя на упруго-прочностные свойства блок-сополимеров
4.1.2. Влияние эластичного наполнителя на стойкость блок-сополимеров к окислению и тепловому старению
4.1.3. Влияние эластичного наполнителя на упруго-релаксационные свойства блок-сополимеров
4.1.4. Влияние эластичного наполнителя на долговечность блок-
сополимеров
4.2. Изменение структуры блок-сополимера при смешении его с наполнителем
4.3. Изменение структуры эластичного наполнителя при смешении
с блок-сополимером ДСТ
4.4. Структура межфазной области композиции "блок-сополимер -сетчатый эластичный наполнитель"
4.5. Влияние структуры композиций "блок-сополимер - сетчатый эластичный наполнитель" на их свойства
ГЛАВА 5. СТРУКТУРНО-ХИМИЧЕСКАЯ МОДИФИКАЦИЯ ДИЕНОВЫХ ТЕРМОЭЛАСТОПЛАСТОВ, НАПОЛНЕННЫХ СЕТЧАТЫМ
ЭЛАСТОМЕРОМ
5.1. Химическая модификация диеновых блок-сополимеров, наполненных сетчатым эластомером
5.1.1. Модификация серой, ускорителем и серно-ускорительной системой
5.1.2. Модификация аренсульфонилхлоридами
5.1.3. Влияние модифицирующих добавок на механические свойства композиций "ДСТ-30 - сетчатый эластичный наполнитель"
5.2. Структурная модификация композиций блок-сополимеров
с сетчатым эластичным наполнителем добавками термопластов
5.3. Структура и свойства динамических вулканизатов, наполненных сетчатым эластомером
ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЯ
Введение
В настоящее время проблемы повышения эффективности резинотехнических предприятий, их экологической безопасности могут быть решены путем создания принципиально новых технологий, позволяющих в несколько раз снизить трудоемкость производства резиновых изделий. Такие технологии могут быть реализованы при использовании новых материалов - термоэластопластов (ТЭП). Их привлекательность определяется сочетанием высоких значений разрывной прочности, эластичности, твердости с возможностью переработки по технологии термопластов. Большим преимуществом ТЭП является их способность многократно повторно перерабатываться без существенного изменения свойств, что позволяет создать безотходную технологию. Наряду с уникальным сочетанием целевых свойств термоэластопластов можно отметить некоторые их недостатки, в частности, высокие остаточные удлинения, потерю твердости и эластичности при повышенных температурах. Нельзя не учитывать высокую стоимость этих материалов. В этой связи перспективным направлением является использование более дешевых по сравнению с полимером наполнителей. Можно ожидать, что с позиций сохранения эластичности и прочности достаточно эффективными будут полимерные эластичные наполнители. Во-первых, имея более близкие с матрицей коэффициенты объемного расширения по сравнению с неорганическими наполнителями, они могут обеспечить снижение термоупругих напряжений на границе "матрица - наполнитель" и тем самым обеспечить более высокую прочность; во-вторых, применение эластичного наполнителя позволит сохранить эластические свойства в более широком температурном интервале. Однако реализация выигрыша от введения наполнителя зависит от возможности сохранения исходной структуры термоэластопласта и от достаточной адгезионной прочности на границе раздела "полимер - наполнитель". Распространенным приемом варьирования взаимодействия на межфазной границе является структурно-химическая модификация.
Одним из видов наполнителя является измельченный вулканизат (эластичный наполнитель сетчатой конфигурации - СЭН), получаемый из отходов резинового производства или амортизованных резиновых изделий. Использование таких наполнителей позволяет решить в более широком плане проблему утилизации отходов и создания безотходных технологических процессов.
Применение СЭН в резинах в качестве добавок к обычным наполнителям известно давно. Однако для высокопрочных изделий содержание его невелико и составляет до 10 %. Несмотря на очевидные преимущества эластичного наполнителя в литературе практически отсутствуют сведения по использованию их в качестве самостоятельного ингредиента в термоэластопластах. Вероятно, это связано с недостаточным количеством экспериментальных данных, позволяющих
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ СЕТЧАТЫХ
ЭЛАСТИЧНЫХ НАПОЛНИТЕЛЕЙ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ
Как следует из обзора литературы, термоэластопласты (ТЭП) являются перспективными композиционными материалами из-за сочетания высоких значений разрывной прочности, эластичности, твердости, низких гистере-зисных потерь, а также возможности многократной переработки, что позволяет создавать безотходную технологию изготовления деталей на их основе. К термоэластопластам относятся блок-сополимеры (БС), динамические вул-канизаты на основе эластомеров и термопластов (ДТЭП), а также некоторые механические смеси термопластов с дисперсными частицами эластомеров сетчатой конфигурации. Причем, последние, как правило, обладают невысокими механическими свойствами.
Наряду с уникальным сочетанием целевых свойств ТЭП нельзя не отметить и некоторые их недостатки, в частности, высокие остаточные удлинения, невозможность сохранения твердости и эластичности при повышенных температурах и несомненно высокую стоимость этих материалов. В этой связи перспективным является использование более дешевых по сравнению с полимером наполнителей.
Достаточно распространенным наполнителем является технический углерод. Однако прочностные свойства ТЭП из блок-сополимеров с этими наполнителями, как правило, заметно ниже прочности исходных продуктов /135/. Кроме того, композиции, наполненные техническим углеродом, имеют низкую эластичность из-за высоких гистерезисных потерь/136/. В этой связи более удобным с позиции сохранения эластичности и прочности являются полимерные эластичные наполнители. Во-первых, имея более близкие с матрицей коэффициенты объемного расширения по сравнению с неорганическими наполнителями, они обеспечивают снижение термоупругих напряжений на границе матрица - наполнитель и тем самым вызывают меньшее падение прочности; во-вторых, применение эластичного наполнителя позволит сохранить эластические свойства композиций, в третьих, не исключена возможность совулканизации наполнителя с матрицей.
Одним из видов эластичного наполнителя является измельченный вул-канизат, получаемый из отходов резинового производства или амортизован-ных резиновых изделий. При переводе монолитных изделий в дисперсную форму сохраняется сетчатая конфигурация макромолекул эластомера, но по структурным параметрам сетки этот наполнитель (назовем его сетчатым эластичным наполнителем - СЭН) отличается от исходной резины /137/. В смесях с каучуками при достаточном наполнении СЭН образует коагуляционную сетку /138/. Совулканизация измельченного вулканизата с каучуками изучена достаточно полно /68, 70, 139/. Вопросу же взаимодействия СЭН с ТЭП уделялось существенно меньше внимания.
Опираясь на общепринятую концепцию формирования структуры смесей полимеров /8, 140/, можно ожидать зависимости структуры и свойств