Введение к работе
Актуальность проблемы. Статистические аморфные этиленпропилендиеноеые сополимеры (СКЭПТ) представляют собой важный класс синтетических эластомеров, структурные параметры которых - молекулярную массу, ММР, мономерный состав, распределение последовательностей мономерных звеньев по цепи и.т.д. - удается изменять в процессе получения. В настоящее время в литературе крайне ограниченно освещены систематические исследования взаимосвязи микроструктуры СКЭПТ с их вулкзнизационными, релаксационными и упруго-прочностными свойствами.
Одной из причин, обусловившей интерес к этим сополимерам, является их низкая стоимость, развитая сырьевая база. В резинах на основе СКЭПТ сочетаются хорошие прочностные и эластические свойства с комплексом специальных свойств: высокие атмосферо-, озоно-, тепло- и морозостойкость, стойкость к действию химических агентов и хорошие диэлектрические характеристики. СКЭПТ широко используются в композиционных материалах на основе полидиенов (НК, СКИ-3, БСК, БНК) для придания последним стойкости к термоокислительному и озонному старению.
Упругоэластические свойства смесей каучуков зависят как от химической природы полимерных компонентов смеси, так и от гетерогенности формирующейся фазовой структуры композиции. Последнее может быть обусловлено несовместимостью каучуков и формированием неоднородной сетки поперечных связей вследствие различной реакционной способности компонентов смеси при вулканизации. Практически не изучены особенности формирования сетчатых структур в разноненасыщенных эластомерах в зависимости от микроструктуры малореакционноспособного эластомера (СКЭПТ), существенно влияющей на создание единой сетчатой структуры совулканизатов. Поэтому возникает необходимость получения и систематизации данных о влиянии параметров состава сополимеров (содержание звеньев этилена, пропилена, диена) с учетом структурной их организации на вулканизационную активность СКЭПТ и их способность к эффективной совулканизации с высоконенасыщенными эластомерами.
Цель работы. Исследование влияния соотношения сомономеров на микроструктуру СКЭПТ. Изучение взаимосвязи микроструктуры СКЭПТ с молекулярной подвижностью их цепей, эластическими, релаксационными свойствами несшитых эластомеров и их вулканизатов.
Изучение эластических свойств смесей разноненасыщенных эластомеров на примере бинарных композиций СКЭПТ с СКИ-3 и особенностей формирования сетчатых структур в них в зависимости от микроструктуры малоненасыщенного эластомера (СКЭПТ). Установление взаимосвязи между составом, микроструктурой сополимеров и свойствами бинарных композиций СКИ-3: СКЭПТ.
Научная новизна. Впервые проведен систематический анализ и сравнительн; характеристика серии СКЭПТ, различающихся составом и микроструктурой, по реакі онной способности, эластическим, релаксационным и упруго-прочностным свойства Показано, что СКЭПТ, содержащие 65 и 70 мас.% звеньев этилена, характеризуют наиболее упорядоченной микроструктурой: большим количеством длинных метилен вых последовательностей ~{СН2)т.5~, образующих "ассоциаты", при малом содержані инверсно присоединенных пропиленовых звеньев. Следствием упорядоченности стр; туры является уменьшение скорости релаксационных процессов, снижение величиї высокоэластической составляющей деформации, увеличение суммарной величиї необратимой составляющей деформации и сужение температурного интервала про? ления эластичности СКЭПТ. Упорядоченность микроструктуры СКЭПТ способству уменьшению индукционного периода и оптимального времени вулканизации.
В вулканизатах СКЭПТ, содержащих 65 и 70 % этиленовых звеньев, разрушен ассоциатов длинных метиленовых последовательностей при прогреве приводит к сь жению величины квазиравновесного напряжения вулканизатов.
Впервые сопоставлено влияние молекулярного, надмолекулярного и тополога ского (линейность, разветвленность структуры) уровней организации СКЭПТ на морф логические параметры фазовых структур их смесей и совулканизатов с СКИ-3. СКЭП" большим количеством дефектов пропиленовых цепей и меньшей блочностью этилее вых звеньев образуют свою непрерывную структуру в полиизопреновой матрице п меньших концентрациях по сравнению со СКЭПТ с более упорядоченной микрострукі рой цепей.
Установлено, что в бинарных смесях и совулканизатах СКИ-3 : СКЭПТ состав 70:30 и 60:40 сохраняется влияние микроструктуры сополимеров на релаксационные термомеханические свойства, отмеченные для индивидуальных СКЭПТ. Так, смеси СКЭПТ, имеющими высокое содержание этиленовых звеньев и упорядоченную струк ру, характеризуются меньшими температурными интервалами проявления эластичное по сравнению с композициями со СКЭПТ, имеющими среднее содержанием этиленов звеньев и большое количество дефектов структуры цепей. В совулканизатах с вьісої этиленовыми СКЭПТ наблюдается снижение величины квазиравновесного напряжен при прогреве.
Практическая значимость. Предложены новые методические подходы к оцек свойств полимеров и их бинарных смесей путем сравнительного анализа данных к спектроскопии, дифференциально-сканирующей калориметрии, термомеханическс анализа и релаксационных, деформационных и упруго-прочностных свойств.
Выявлены структурные параметры СКЭПТ, не указанные фирмой-производител< определяющие комплекс свойств материалов на основе СКЭПТ. Сформулированы т[
бования к СКЭПТ, обеспечивающие высокий уровень упруго-прочностных свойств и стойкость ктермоокислительному старению их вулканизатов и совулканизатов с СКИ-3.
Апробация работы. Результаты работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях: 5ая и 6ая Российские научно-практические конференции резинщиков "Сырье и материалы для резиновой промышленности: настоящее и будущее", г. Москва, 1998 и 1999 гс 5ая и 6а" Международные конференции "Наукоемкие химические технологии", г. Ярославль, 1998 г., г. Москва, 1999 г.
Публикации результатов исследований. По теме диссертации на момент защиты опубликованы две статьи и две статьи приняты в печать.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, литературного обзора, экспериментальной части, обсуждения результатов, выводов и списка литературы. Содержание диссертации изложено на 4*й страницах машинописного текста, включает 56 рисунков, VS таблиц и /SO ссылок на работы зарубежных и отечественных авторов.
Похожие диссертации на Влияние состава и микроструктуры СКЭПТ на свойства их вулканизатов и совулканизатов с СКИ-3
