Получение и свойства ударопрочных полистирольных пластиков с использованием непредельных полярных каучуков

• Автор: Лифанов, Александр Дмитриевич
• Шифр специальности: 05.17.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 147 с. : ил.

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1 Общие представления о способах получения ударопрочных полистирольных пластиков

1.1.1 Использование мономер полимерных систем для синтеза сополимеров стирола

1.1.2 Использование полимер полимерных систем для синтеза сополимеров стирола

1.2 Анализ структуры и свойств ударопрочных полистирольных пластиков

1.3 Модификации свойств ударопрочных полистирольных пластиков

1.4 Оценка возможности использования полярных каучуков бутадиен ширильного и хлоропренового для повышения стойкости образцов ударопрочного полистирола к растрескиванию в циклопентане

1.5 Задачи и направления исследования

2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

2.1 Характеристика используемых в работе веществ

2.1.1 изкомолекулярнье соединения

2.1.2 Полимеры
2.1.3 Растворители
2.2 Методика определения свойств исходных каучукмономерных систем. Определение температуры фазового расслоения.
2.3 Методика проведения синтеза УПС
2.3.1 Синтез ударопрочного полистирола
2.3.2 Методика приготовления полимерных композиций
2.4 Методы исследования структуры и свойств образцов УПС
2.4.1 Определение фракционного состава и степени прививки УГС
на основе стирола и каучука
2.4.1.1 Фракционирование полимера, полученного при степени превращения стирола 0,
2.4.1.2 Фракционирование полимера, полученного при степени превращения стирола 3
2.4.1.3 Фракционирование полимера, полученного при степени превращения стирола
2.4.2 Определение содержания каучука, не вступившего в реакцию иодбромным методом
2.4.3 Турбидиметрическое титрование
2.4.4 Определение частоты прививки в образцах УПС
2.4.5 Определение индекса набухания геля
2.5 Исследование состава и структуры УПС спектроскопическими методами
2.5.1 ИКспектроскопия средней области
2.5.2 Н ЯМР спектроскопия
2.6 Разрушающие методы анализа
2.6.1 Гельпроникающая хроматография
2.6.2 Элементный анализ
2.7 Термические методы анализа
2.7.1 Дифференциальнотермический и термогравиметрический анализ
2.7.2 Дифференциальносканирующая калориметрия
2.7.3 Термомеханический анализ
2.8 Определение физикомеханических свойств образцов УПС
2.8.1 Определение плотности образцов УПС
2.8.2 Определение прочностных свойств образцов УПС
2.8.3 Определение твердости образцов УПС
2.8.4 Определение ударной вязкости образцов УПС
2.9 Реологические испытания образцов УПС
2.9.1 Определение показателя текучести расплавов
2.9.2 Снятие кривых течения образцов УПС
2. Определение плотности энергии когезии образцов УПС
2. Оценка стойкости образцов УПС к растрескиванию в циклопентане
2. Квантовохимическое изучение механизма реакции привитой сополимеризации стирола, содержащего растворенные каучуки
3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
3.1 Синтез и исследование свойств УПС полученных с использованием бутадиеннитрильных и хлоропренових каучуков
3.1.1 Изучение поведения бутадиеннитрильных и хлоропренового каучуков в стироле
3.1.2 О механизме привитой согюлимеизации стирола, содержащего растворенные бутадиеннитрильные и хлоропреновые каучуки
3.1.3 Особенности образования гомополимеров, привитых сополимеров и гельфракцин в процессах получения УПС
3.1.4 Эксплуатационные свойства УПС полученных с использованием полярных каучуков
3.2 Химические превращения в реакции получения УПС на основе смеси полярного и не полярного каучуков
3.2.1 Изучение поведения смесей полярного и не полярного каучуков в стироле
3.2.2 Особенности образования УПС с использованием смеси полярных и неполярных каучуков
3.2.3 Эксплуатационные свойства УПС с использованием смеси каучуков
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


Усовершенствования технологии получения ударопрочного полистирола касались, главным образом, природы упрочняющего модификатора, а не самого процесса. Замена бутадиенстирольного каучука полибутадиеном в качестве стандартного упрочняющего эластомера привела к увеличению сопротивления разрушению УПС в широком интервале температур 1. Как известно, химические превращения макромолекул используются для получения новых полимеров и модификации свойств готовых полимеров. Такие превращения могут осуществляться как направленно, так и самопроизвольно под действием различных энергетических воздействий. Вместе с тем, увеличение вязкости реакционной системы и высокая экзотермичность процесса ограничивает их применение. Основной разновидностью химических превращений полимеров являются реакции блок и привитых сополимеров 5. Ударопрочный полистирол представляет собой непрозрачный бесцветный материал, получаемый привитой сополимеризацисй стирола с бутадиеновым или бутадиенстирольным каучуком, имеющий двухфазную структуру. Существует несколько различных способов производства ударопрочных пластиков. Наибольшее значение имеют процессы блочной, блочносуспензионной и эмульсионной полимеризации. Блочная и блочносуспензионная полимеризации наиболее пригодна для получения УПС, в то время как эмульсионная в большей степени подходит для производства АБС пластиков и аналогичных продуктов 6. В типичных УПС и АБСпластиках, полученных методом блочной полимеризации, частицы эластомера содержат тврдых инклюзий. Такая структура характерна для материалов, прошедших через стадию инверсии фаз. Наличие микровключений означает, что эффективное содержание эластомера намного выше, чем концентрация введнного каучука. Однако нельзя сказать, что влияние композиционной сферической частицы на стойкость полимера к разрушению эквивалентно влиянию гомогенной частицы каучука. В типичном АБСпластике, полученном методом эмульсионной полимеризации, частицы каучука содержат, вероятно, около об. В отличие от блочного АБСпластика, диаметр инклюзий в эмульсионной полимеризации обычно меньше 0 нм, а состав частицы эластомера может меняться в широких пределах. Структура частицы определяется выбором инициаторов, степенью сшивки и другими факторами. Содержание эластомера в блочном УПС ограничивается требованием возможности прохождения инверсии фаз в форполимере и составляет примерно . Это ограничение в значительной степени компенсируется происходящим наполнением частиц эластомера, включением частиц ПС. Удаление мономера после инверсии фаз позволяет повысить содержание эластомера. В эмульсионных и комиаудированных материалах содержание эластомера не ограничивается. Эмульсионный процесс дат возможность регулирования соотношения мономеров, в отличие от других процессов 7,8. Одним же из недостатков эмульсионного процесса является применение железа и других переходных металлов в качестве компонентов редокссистем. Если примеси не удается удалить промывкой, то они вызывают деструкцию полимера в процессе сушки и переработки. Блочные полимеры содержат меньше примесей, суспензионный процесс занимает промежуточное положение 9. УПС при всей простоте получения обладают рядом существенных недостатков, ограничивающих области их использования. Одним из существенных недостатков является их низкая стойкость к циклопентану и фреону. Для придания УПС необходимых эксплуатационных и технологических характеристик необходимо проводить модификацию. Первоначально считалось, что прививка протекает за счет разрыва непредельных связей в макромолекулах каучука. Позже было установлено, что двойные связи расходуются в значительно меньшей степени и прививка протекает за счет отрыва подвижных атомов водорода в а положении по отношению к двойной связи 1. Прививка стирола на полибутадиен объясняется тем, что макромолекулы каучука содержат аллильные звенья, способные к участию в реакциях передачи цепи на полимер, вследствие высокой подвижности водорода метиленовой группы. Инициирование привитой сополимеризации стирола на каучук можно осуществлять термическим, фотохимическим, химическим и электрохимическим способами.