Разработка материалов на основе хлорсульфированного полиэтилена с улучшенными прочностными и эксплуатационными свойствами

• Автор: Калинина, Нина Константиновна
• Шифр специальности: 05.17.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 115 с. : ил.

Содержание.

1. Введение.

2. Литературный обзор.

2.1 Получение и основные свойства хлорсульфированного

полиэтилена ХСПЭ.

2.2 Зависимость свойств ХСПЭ от природы сшивающего агента.

2.3 Старение ХСПЭ и пути его стабилизации.

2.4 Композиционные материалы на основе ХСПЭ. Получение и свойства.

2.5 Применение композиционных материалов на основе ХСПЭ.

2.6 Интерполимерные материалы на основе ХСПЭ

3. Экспериментальная часть.

3.1 Объекты исследования
3.2 Методы исследования.
4. Обсуждение результатов
4.1 Исследование процессов модификации ХСПЭ и создание материалов
с улучшенной атмосферостойкостью
4.2 Разработка огнезащитных материалов на основе ХСПЭ.
4.3 Получение интерполимерных материалов на основе смесей ХСПЭ и
эпоксидного олигомера ЭД с целью создания кислотостойких защитных покрытий
5. Практическая значимость и реализация результатов исследования.
6. Выводы
7. Список литературы
8. Приложения.
1. Введение.
Одной из актуальных проблем в современной технологии полимерных материалов является задача получения полимеров с заранее заданным комплексом свойств. Наряду с созданием новых типов полимерных материалов представляет интерес разработка путей улучшения технологических и эксплуатационных характеристик уже известных, освоенных промышленностью пластмасс.
Хлорсульфированньте полиолефины получили широкое распространение в , качестве основы для резин, пленочных материалов и покрытий благодаря комплексу свойств сочетанию высокой химической стойкости,
озоностойкости, низкой газо и паропроницаемости, низкой горючести с высокой эластичностью, которую сохраняют и при отрицательных температурах.
Однако, они имеют существенные недостатки, связанные с низкой прочностью и адгезией при создании покрытий, недостаточной стойкостью материалов к воздействию УФоблучения, низкой термостойкостью, что не всегда удовлетворяет требованиям современной техники.
Настоящая работа посвящена разработке методов регулирования структуры и свойств ХСПЭ и созданию на его основе материалов нолифункционального назначения.
Основными направлениями данной работы явилось
1. Исследование процессов образования сетчатых структур ХСПЭ под действием соединений различной химической природы.
2. Изучение влияния физикохимической модификации на технологические и эксплуатационные свойства ХСПЭ и материалов на его основе.
3. Разработка композиционных материалов функционального назначения на основе ХСПЭ и проведение комплекса испытаний.
2. Литературный обзор.
2.1. Получение и основные свойства хлорсульфироваиного полиэтилена.
Хлорсульфированный полиэтилен ХСПЭ промышленный эластомер, который получают химической модификацией полиэтилена высокого или низкого давления в растворе хлором и сернистым ангидридом 1,2.
Содержание хлора в промышленных типах ХСПЭ может изменяться от до масс., а содержание серы от 0,8 до 2,2 масс
Наиболее подробно изучен ХСПЭ, получаемый из полиэтилена низкой плотности со средней молекулярной массой 0. В таком полимере одна группа 8СЬС1 приходится на атомов углерода и один атом хлора на каждые атомов углерода. Общая формула макромолекулы такого ХСПЭ следующая
СН2СН2СН2СНС1СН2СН2СН2 СН2С1Н,
Наличие сульфохлоридных групп обусловливает способность ХСПЭ к вулканизации.
Введение


Отечественная технология получения ХСПЭ состоит в следующем 1,4. В стальном эмалированном реакторе с мешалкой и рубашкой для нагрева в качестве теплоносителя используется вода приготавливается раствор полиэтилена низкой плотности в четыреххлористом углероде при температуре не более С. В качестве инициатора используется раствор азодиизобутилонитрила в четыреххлористом углероде. Далее в реактор подается газообразный хлор, подогретый до С. Через 5 минут после подачи хлора в реактор подается двуоксид серы с той же температурой, что и хлор. Процесс сульфохлорирования проходит в течение 4 часов при следующих технологических параметрах температура С давление 0,
кгссм . После прохождения процесса до необходимой степени сульфохлорирования проводят отгонку кислых примесей, стабилизацию в качестве стабилизаторов обычно используются эпоксидные смолы и водное выделение продукта. Далее полученную крошку помещают в червячноотжимной пресс для сушки, в результате чего получается готовый продукт. При получении хлорсульфированного полиэтилена из полиэтилена высокой плотности, обладающего низкой растворимостью, процесс в растворе четыреххлористого углерода проводят под давлением, а при использовании более высококипящих растворителей хлорбензол, смесь четыреххлористого углерода с гексахлорэтиленом процесс ведут при атмосферном давлении. Образую щиеся растворы ХСПЭ характеризуются значительно меньшей вязкостью, чем растворы натурального и хлоропрснового каучука такой же концентрации. Невулканизованный ХСПЭ, полученный из полиэтилена низкой плотности ПЭНП, уступает по механическим свойствам ХСПЭ с таким же содержанием хлора и серы, полученному из полиэтилена высокой плотности ПЭВП 5, что отражено в таблице 2. Таблица 2. ХСПЭ обладает низкой газопроницаемостью, превосходя все другие каучуки по непроницаемости к сжиженным фреонам. Благодаря наличию полярных и высокоактивных функциональных групп, ХСПЭ обладает высокой адгезией к металлам и их сплавам меди, стали, железу, бронзе, латуни, титану, алюминию и др. ХСПЭ хорошо совместим со многими синтетическими каучуками, улучшает при этом их озоно и погодостойкость, теплостойкость, масло и бензостойкость, огнестойкость, адгезию, стойкость к воде и агрессивным средам и увеличивает общий срок службы резин. Свойства ХСПЭ, полученного из ПЭНП с содержанием хлора и серы 1,3 , приведены в таблице 2. Таблица 2. Вследствие практически полной насыщенности ХСПЭ превосходит ненасыщенные каучуки по химической и атмосферостойкости. Ниже приведены свойства прорезиненной система ХСПЭ 0 масс. БС масс. ХП 5 масс. ХСПЭ способен длительно сохранять окраску любых тонов. При нагревании ХСПЭ выше 0С происходит заметная деструкция полимера с выделением газообразных диоксид серы, хлороводород и жидких продуктов, а также сшивание 4. Разложение полимера ускоряется в присутствии солей тяжел ых металлов, катализаторов ФриделяКрафтса, кислорода, некоторых перекисей. Таблица 2. Зависимость свойств ХСПЭ от природы сшивающего агента. Свойства отвержденных продуктов, в основном, определяются первой и третьей реакциями. Далее будут рассмотрены вулканизующие системы, которые можно использовать как при получении резин, так и покрытий на основе ХСПЭ. Метал л оксидные системы, используемые для сшивания ХСПЭ, представляют собой сочетание оксидов металлов, ускорителей серной вулканизации и органических смоляных или жирных кислот, а также различных полифункциональных органических соединений спирты, амины, эпоксидные и фенолформальдегидные смолы, бисмалеинимиды и др. Наилучшие свойства вулканизатам в этих системах придают оксид магния и свинца, свинцовый сурик, трехосновный малеинат свинца, трехосновный моногидрат свинца, совместно осажденные ортосиликат свинца и силикагель. Во всех системах с оксидами металлов и ускорителями необходимо наличие органической кислоты канифоли масс. Это объясняется способностью оксидов реагировать при вулканизации с содержащейся в канифоли абиетиновой кислотой с образованием солей, легче растворимых в ХСПЭ, чем сами оксиды 2.