Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Получение маслобензостойких термоэластопластов на основе бутадиен-нитрильных каучуков и полиолефинов методом динамической вулканизации Набиуллин, Рустем Рашитович

Получение маслобензостойких термоэластопластов на основе бутадиен-нитрильных каучуков и полиолефинов методом динамической вулканизации
<
Получение маслобензостойких термоэластопластов на основе бутадиен-нитрильных каучуков и полиолефинов методом динамической вулканизации Получение маслобензостойких термоэластопластов на основе бутадиен-нитрильных каучуков и полиолефинов методом динамической вулканизации Получение маслобензостойких термоэластопластов на основе бутадиен-нитрильных каучуков и полиолефинов методом динамической вулканизации Получение маслобензостойких термоэластопластов на основе бутадиен-нитрильных каучуков и полиолефинов методом динамической вулканизации Получение маслобензостойких термоэластопластов на основе бутадиен-нитрильных каучуков и полиолефинов методом динамической вулканизации Получение маслобензостойких термоэластопластов на основе бутадиен-нитрильных каучуков и полиолефинов методом динамической вулканизации Получение маслобензостойких термоэластопластов на основе бутадиен-нитрильных каучуков и полиолефинов методом динамической вулканизации Получение маслобензостойких термоэластопластов на основе бутадиен-нитрильных каучуков и полиолефинов методом динамической вулканизации Получение маслобензостойких термоэластопластов на основе бутадиен-нитрильных каучуков и полиолефинов методом динамической вулканизации Получение маслобензостойких термоэластопластов на основе бутадиен-нитрильных каучуков и полиолефинов методом динамической вулканизации Получение маслобензостойких термоэластопластов на основе бутадиен-нитрильных каучуков и полиолефинов методом динамической вулканизации Получение маслобензостойких термоэластопластов на основе бутадиен-нитрильных каучуков и полиолефинов методом динамической вулканизации
>

Данный автореферат диссертации должен поступить в библиотеки в ближайшее время
Уведомить о поступлении

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - 240 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Набиуллин, Рустем Рашитович. Получение маслобензостойких термоэластопластов на основе бутадиен-нитрильных каучуков и полиолефинов методом динамической вулканизации : диссертация ... кандидата технических наук : 02.00.16.- Казань, 1999

Содержание к диссертации

Введение

1. Литературный обзор 8

1.1. Термопластичные резины - новое поколение ТЭП 8

1.1.1. Получение и переработка ДТЭП 15

1.1.2. Рецептурные факторы, определяющие свойства ТЭП получаемых методом "динамической" вулканизации 17

1.2. Структура и свойства ТЭП 21

1.2.1. Структура и свойства ТЭП на основе каучуков и термопластов 21

1.2.2. Формирование структуры смесей полимеров 22

1.2.3. Влияние структуры на физико-механические свойства композиций 26

1.2.4. Структура термоэластопластов, полученных методом "динамической" вулканизации 28

1.3. Бутадиен-нитрильные каучуки свойства и применение 33

1.3.1. Типы БНК и их классификация 33

1.3.2. Структура, физические и химические свойства БНК 36

1.3.3. Свойства вулканизатов 39

1.3.4. Области применения 44

2. Эксперементальная часть 49

2.1. Объекты и методы исследования полимерных композиций 49

2.1.1. Объекты исследования 49

2.2. Методы исследования 51

2.2.1. Способы получения смесей эластомер-термопласт 51

2.2.2. Определение технологических и реологических свойств исходных полимеров и ДТЭП 54

2.2.3. Методы определения физико-механических свойств ДТЭП 55

2.2.4. Исследование структуры ДТЭП 56

2.2.5. Исследование структуры изотактического и модифицированного полипропилена спектроскопическим методом 58

2.2.6. Исследование плотности сшивания эластомерной фазы в ДТЭП методом набухания в растворителе 60

3. Рецептурно-техно логические принципы получения дтэп на основе бутадиен-нитрильных каучуков и полиолефинов, их структура и свойства 62

3.1. Определение оптимальной рецептуры и технологии получения ДТЭП на основе бутадиен-нитрильных каучуков и полиэтилена 62

3.2 Исследование структуры термоэластопластов полученных методом "динамической" вулканизации на основе бутадиен-нитрильных каучуков и полиэтилена 72

3.3. Свойства ДТЭП на основе бутадиен-нитрильных каучуков и полиэтилена 75

3.4. Определение оптимальной рецептуры и технологии получения ДТЭП на основе бутадиен-нитрильных каучуков и полипропилена и их свойства 79

3.5. Исследование структуры и изучение плотности сшивки каучуковой фазы в зависимости от функционализации ПП и влияния эксплуатационных условий ДТЭП на основе бутадиен-нитрильных каучуков и модифицированного полипропилена 89

3.6. Свойства ДТЭП на основе бутадиен-нитрильного каучука и модифицированного полипропилена после термического старения, воздействия агрессивных сред и многократной

переработки 104

Основные выводы 120

Литература 121

Введение к работе

Актуальность темы. В последние годы в производстве полимерных композиционных материалов разрабатываются или применяются новые технологические процессы, направленные на повышение производительности труда за счет интенсификации, механизации и автоматизации производства, уменьшение отходов и вторичного использования сырья. К их числу относятся технология производства смесей из порошкообразных каучуков, получение изделий методами жидкого формования, радиационной вулканизации и т.д.

Одним из перспективных направлений является изготовление полимерных композиционных материалов из термоэластопластов (ТЭП). Эти полимеры обладают свойствами вулканизованных каучуков при эксплуатации и характеризуются легкостью переработки в изделия по технологии и с использованием оборудования для переработки термопластов. Производство изделий по традиционной резиновой технологии представляет собой в общем случае трехэтапную операцию: смешение исходных ингредиентов, формование изделия и его вулканизация. В ходе каждого процесса образуются отходы, которые трудно, а зачастую невозможно повторно использовать в производстве. В случае получения изделий из динамических термоэластопластов, отпадает необходимость в энергоемкой и дорогостоящей стадии вулканизации, ликвидируются отходы за счет возможности многократной переработки материалов без ухудшения их свойств, что обеспечивает значительное снижение стоимости готовой продукции.

Одним из наиболее доступных и дешевых способов получения композиционных материалов со свойствами термоэластопластов является смешение при определенных соотношениях эластомера и термопласта при температуре переработки последнего. Использование вулканизующих агентов и проведение процесса вулканизации в период смешения (способ так называемой "динамической вулканизации") позволяет получать материалы с высокими физико-механическими и эксплуатационными свойствами, удовлетворяющих требованиям РТИ и способным легко перерабатываться по безотходной технологии переработки термопластов.

В настоящее время литературные данные о "динамических" термоэластопластах (ДТЭП) на основе бутадиен-нитрильного каучука и полиолефинов носят отрывочный или рекламный характер, отсутствует анализ зависимости свойств ДТЭП в процессе эксплуатации и повторной переработки, взаимосвязь структуры со свойствами композитов.

В связи с этим целью настоящей работы явилось: создание маслобензостойкого ДТЭП на основе отечественных крупнотоннажных бутадиен-нитрильного каучука с различным содержанием акрилонитрила и полиолефинов (полиэтилена, полипропилена) с высокими физико-механическими и эксплуатационными свойствами, мало меняющихся при повторной переработке и действия агрессивных сред.

Для решения поставленной задачи рассматривали следующие вопросы:

• разработка оптимальных рецептурно-технологических параметров получения ДТЭП и его переработки;

• модификация полипропилена для улучшения совместимости смешиваемых фаз, при получении маслобензостойких ДТЭП;

• изучение плотности сшивки каучуковой фазы в зависимости от функционализации ПП и влияния эксплуатационных условий ДТЭП (термостарение, действия агрессивных сред);

• изучение структуры, физико-механических и эксплуатационных свойств и установления их взаимосвязи.

Научная новизна. Используя реологический метод, ДСК, ДТА, ИК, математическое планирование эксперимента разработан научно обоснованный подход к выбору оптимальных рецептурно-технологичеких факторов получения маслобензостойких ДТЭП на основе бутадиен-нитрильных каучуков и полиолефинов (ПЭ, ПП). Впервые для повышения совместимости полярного бутадиен-нитрильного каучука с неполярным полиолефином использовали модификацию полипропилена полиэфиром эндикового ангидрида.

Изучены структура и морфология синтезированных ДТЭП в зависимости от соотношения и природы смешиваемых полимерных пар, условий смешения, функционализации полипропилена. Установлена взаимосвязь структуры с физико-механическими и эксплуатационными свойствами ДТЭП.

Практическая значимость работы состоит в том, что создан маслобензостойкий ДТЭП на основе отечественных крупнотоннажных бутадиен-нитрильных каучуков и модифицированного полипропилена, а также бутадиен-нитрильного каучука и экструзионного полиэтилена высокой плотности. Производство ДТЭП является безотходным, потребление электроэнергии сокращается за счет совмещения стадии смешения и вулканизации. Разработанные композиционные материалы нашли применение в качестве маслобензостойких прокладочных материалов взамен резины на основе нитрильного каучука.

Апробация работы и публикации. Результаты работы докладывались и обсуждались на следующих научных конференциях: На всероссийской конференции молодых ученых "Современные проблемы теоретической и экспериментальной химии" г. Саратов 1997 г.; пятой юбилейной Российской научно-практической конференции резинщиков "Сырье и материалы для резиновой промышленности. Настоящее и будущее", г. Москва, 1998 г.; девятой международной конференции молодых ученых "Синтез, исследование свойств, модификация и переработка высокомолекулярных соединений" г. Казань 1998 г.; Polymerwerkstoffe 98 Germany, Merseburg, 1998; European Conference on Macromolecular Physics "Morphology and Micromechanics of Polymers" Germany, Merseburg, 1998.

По результатам исследований опубликованы 4 статьи, 7 тезисов докладов. 

Рецептурные факторы, определяющие свойства ТЭП получаемых методом "динамической" вулканизации

Механическое смешение смесей каучук-пластик находят широкое применение, в основном, для создания термопластичных материалов на основе СКЭПТ или полидиенов с полиолефинами [4,8,22,29,30], бутадиен-нитрильных каучуков с поливинилхлоридом (ПВХ) [31-33]. Структура и свойства полиолефиновых механических смесей, их преимущества и недостатки проанализированы в [21,22,25] на примере различных этиленпропиленовых каучуков и 14 марок полиолефинов. Наиболее широко применяются термопластичные резины на основе полиолефинов -этилена, пропилена их полимеров и сополимеров [8, с.32]. По сравнению с другими типами ТЭП они имеют низкую себестоимость, выше стойкость к действию озона, влажности и коррозии. Деформационные и прочностные свойства полиолефиновых композиций существенно зависят от типа, соотношения и молекулярных характеристик полимеров [21,22] и условий получения [34]. При содержании термопласта от 25 до 60 об.% смеси на основе СКЭПТ и ПП характеризуются структурой взаимопроникающих сеток (обе фазы находятся в непрерывном состоянии) и резиноподобными свойствами, а при большем его содержании - кожеподобными свойствами [13,22,25]. В большинстве случаев реологические и физико - механические свойства механических смесей на основе СКЭПТ и ПО, НК, ПБ и ПП изменяются не по аддитивным значениям от содержания термопласта в смеси и в литературе имеются данные, как по положительному, так и отрицательному отклонению этих свойств от аддитивных для одних и тех же систем [8,13-15,22-25,29,34-36]. Повышение молекулярной массы, степени кристалличности термопласта и совместимости полимеров способствует созданию полимерных материалов с высоким комплексом свойств [22,25,34,37-45].

Наиболее высокими физико - механическими свойствами обладают композиционные материалы на основе кристаллизующегося СКЭПТ и 1111. Сочетание хороших механических свойств с химической стабильностью позволяет использовать полиолефиновые ТПР для изготовления различных изделий - деталей автомобиля, различных видов неответственных резино-технических изделий, в электротехнической промышленности [8,22].

Широкое распространение получили смеси на основе бутадиен-нитрильного каучука и поливинилхлорида с большим содержанием пластификаторов и повышенным взаимодействием на границе фаз [32,33,46,47]. К недостаткам их следует отнести небольшой интервал работоспособности, поэтому они нашли применение только в обувной промышленности [46]. Для повышения интервала работоспособности зачастую в пластикат ПВХ вводят крошку на основе СКН [48].

Среди новых типов композиционных материалов со свойствами ТЭП, разработанных в последние годы, привлекают внимание продукты на основе ионного сшивания, так называемые иономеры [49-51]. Получен ряд композиций на основе сульфидированного сополимера этилена с пропиленом и термопластами-полиолефинами [49,50], полистиролом [51], полипентенамером [52] и др. Они имеют более высокие модули и низкую текучесть, чем полиолефиновые ТЭП [49]. В настоящее время изучается метод получения ТЭП на основе 1,2 - полибутадиена с различными пластиками [53-55] и эластомерами [56]. Механические смеси на основе каучука и термопласта характеризуются неудовлетворительными высокоэластическими свойствами, особенно при повышенных температурах, недостаточной стойкостью к агрессивным средам (из-за не сшитой части эластомера), высокой жесткостью, ползучестью под нагрузкой, по сравнению с традиционными резинами [16,19,22]. Вследствие этого считается, что области применения их ограничены и уже определены [19].

Понятие "динамическая вулканизация" относится к производству изделий из смесей полимеров, в которых, по крайней мере, один из компонентов является сравнительно химически инертным пластиком, способным к переработке на оборудовании для термопластов, например, в экструдерах, а другой - эластомером, способным сшиваться в условиях этой переработки под влиянием специально добавляемых вулканизующих агентов. Осуществление процесса сшивания эластомерной фазы таких композиций при воздействии интенсивных сдвиговых деформаций (после стадии взаимного диспергирования пластика и эластомера), при течении композиций и получило название "динамической вулканизации" (ДВ) [57]. Создаваемые таким образом материалы (или изделия из них) некоторые авторы [58] называют термопластичными вулканизатами (ТПВ), а другие [59] - динамическими термоэластопластами (ДТЭП). Они резиноподобны и напоминают по многим свойствам микрогетерофазные термоэластопласты. Отличие состоит в том, что "мягкая" гетерофаза ДТЭП частично или полностью сшита.

ДВ была открыта независимо по крайней мере тремя группами исследователей более 20 лет назад [58]. Несмотря на то, что первые изделия, полученные методом ДВ, благодаря, главным образом, работам Фишера с сотр. [60,61], появились на рынке в 1972 г. и сегодня ежегодный рост их потребления за рубежом составляет 10-15 % [59], промышленное производство изделий из ДТЭП в России и странах СНГ находится пока в зачаточном состоянии.

Структура термоэластопластов, полученных методом "динамической" вулканизации

Деформационно-прочностные характеристики термопластичных резин, полученных методом "динамической" вулканизации зависят в первую очередь, как и для других смесей полимеров от типа, физико -механических свойств и соотношения компонентов смеси - термопласта и эластомера [71, с. 125]. Относительное количество каучука и пластика в основном определяет свойства, связанные с жесткостью (твердость, модуль, напряжение при 100% растяжении) и оказывает влияние на конечные механические, реологические и эластические свойства ДТЭП [13,14,22,68]. По мере увеличения содержания термопласта в композиции уменьшается вязкость расплава и увеличивается физико - механические показатели и жесткость ДТЭП на основе СКЭПТ-ПП [13,22,45,68,76], НК-ПП [23,24], СКС-ПП [75], СКИ-ПП [79], СКН-ПЭ [80], СКН-ПП [45,76,81], СКН-ПА [82]. При этом увеличивается стойкость ДТЭП по сравнению с традиционными резинами того же состава к агрессивным средам [76,81,83].

В ряде работ Коран А. И Пател Р. показали [84,85], что при выборе каучук-пластик, предельные значения упруго-прочностных свойств ДТЭП определяются четырьмя взаимосвязанными характеристиками исходных компонентов: степенью кристалличности термопласта (W), критическим межфазным натяжением для смачивания (Ау), молекулярной массой отрезка цепи между узлами, образованными перепутыванием цепей каучука (Мс), прочностью термопласта. Несмотря на то, что аморфные термопласты имеют более высокие значения модуля упругости и прочности, чем кристаллизующиеся термопласты, ДТЭП на их основе характеризуются пониженным комплексом физико-механических свойств, по сравнению с ДТЭП на основе кристаллизующихся термопластов [85].

Очевидно поэтому термопластичные резины на основе аморфных полимеров не нашли широкого применения. Для достижения необходимых свойств важна не только исходная степень кристалличности, но и увеличение ее в процессе ориентации при деформировании образца [25]. С повышением способности термопласта к кристаллизации упруго-прочностные свойства ДТЭП увеличивается [85]. Роль кристаллизации термопласта в процессе формования ДТЭП в литературе не обсуждается. Считается [84], что кристаллиты термопласта в термопластичной композиции выполняют функцию эффективного наполнителя. Без применения модифицирующих добавок ДТЭП с высокими физико-механическими показателями получаются только из смесей эластомер -термопласт, характеризующихся близкими поверхностными натяжениями. По мнению авторов [84,85], чем меньше разница между критическим межфазным натяжением каучука и термопласта Ау при комнатной температуре, тем выше степень диспергирования полимеров в композиции и физико-механические показатели ДТЭП. Влияние величины Мс проявляется в меньшей степени по сравнению с Ау и W [85], что по-видимому, можно связать со способностью каучука к вулканизации.

Методом регрессивного анализа с помощью ЭВМ получены зависимости свойств ДТЭП от W, Ау, Мс [85]. Хотя коэффициенты корреляции и относительная ошибка велики (соответственно г2=0,75-0,78 и 10-60%), но полученные зависимости позволяют с высокой вероятностью, выбрать пары полимеров для получения ДТЭП с хорошими упруго-прочностными свойствами, базируясь на нескольких характеристиках исходных полимеров. Наряду с экономическими и экологическими аспектами при определении комбинаций каучук-термопласт для получения ДТЭП с полезными свойствами необходимо учитывать технологические характеристики и термостабильность полимеров, от которых зависит способность к переработке, морфология и эксплуатационные свойства ДТЭП [14,15].

Значительное влияние на свойства ДТЭП оказывает тип и концентрация вулканизующей системы, определяющей скорость и степень вулканизации эластомера [82]. С увеличением степени сшивания каучука серно-ускорительными системами наблюдается повышение высокоэластических и прочностных свойств ДТЭП на основе различных смесей [35,45,68,76,79,80-82], а для достижения существенного уменьшения остаточного удлинения достаточно незначительного увеличения степени сшивания по сравнению с механическими смесями [68]. При использовании пероксидов в качестве вулканизующих агентов сшивание эластомера в процессе смешения наблюдается уменьшение молекулярной массы термопласта и возможна прививка его макромолекулы к цепям каучука [25,35,75]. При этом свойства ДТЭП на основе полидиенов и ПО изменяется по экстремальной зависимости от содержания пероксида [35,75]. Для "динамической" вулканизации используют и другие вулканизующие системы [14,85].

Введение пластификаторов и наполнителей в меньшей степени оказывает влияние на свойства ДТЭП, чем в традиционных резинах [22,23,68,82]. В работе [82] отмечалось, что более эффективными является пластификатор, совместимый с термопластом, а в [86] - каучуком. Влияние наполнителей и пластификаторов на свойства ДТЭП противоположно [82] и менее существенно в композициях с высоким содержанием термопласта [75]. Поэтому их можно вводить в больших количествах, тем самым значительно снижая себестоимость термопластичных резин [14,68,82]. Сильное влияние условий получения, типа полимеров (близость поверхностных натяжений), степени кристалличности термопласта и сшивания каучука ДТЭП указывает на изменение термодинамической совместимости в процессе "динамической" вулканизации и последующей кристаллизации. Этот факт, а также значительный разброс показателей и изменение физико-механических свойств при переработке свидетельствует о неравновесном характере структуры ДТЭП. Однако особенностями формирования структуры ДТЭП и ее изменениям в процессе повторной переработки и эксплуатации в литературе не уделялось должного внимания [87]. Между тем условия получения и состав таких ДТЭП, которые характеризовались бы высокими стабильными свойствами, мало меняющиеся при повторной переработке и в процессе эксплуатации в широком интервале температур и деформаций является важной практической задачей.

Исследование структуры изотактического и модифицированного полипропилена спектроскопическим методом

Известно, что термопластичные резины получаются при изменении соотношения эластомер - термопласт от 85-15 до 15-85 [13]. Наиболее подробно исследованы композиции СКЭПТ-ПП, для которых отмечена двухфазная структура [38,57,135] как в расплаве (по данным ДСК [13] и метода рассеивания нейтронов [136]), так и после охлаждения [38,57,135]. Морфология ДТЭП на основе СКЭПТ и ПП, аналогична морфологии механических смесей [13,86]. Размер частичек каучуковой фазы неправильной формы составляет 0,5-10 мкм, а поперечный размер тяжей 1111 от 0,2-2 мкм. Считается [13,15], что эластомерная фаза в ДТЭП является микрогелем, т.к. при нагревании системы в условиях "динамической" вулканизации создаются условия сшивания макромолекул. Однако сшивание происходит при непрерывном перемешивании, поэтому в результате механо-химических процессов каучуковая фаза разрывается на отдельные частицы и, полагают, получается дисперсия микрогелевых частичек сшитого каучука (СКЭПТ) в непрерывной фазе полипропилена. При этом может наблюдаться как уменьшение, так и увеличение размера каучуковой фазы в ДТЭП, по сравнению с аналогичными по составу механическими смесями [35,75,86]. Среди морфологических структур характерных для смесей полимеров и ТЭП [71,с. 115] (объемная дисперсия, волокнистая, слоистая микроэмульсия, матричная структура) для ДТЭП установлена только последняя. Однако сведения о влиянии этого параметра, морфологических структур на физико-механические свойства ДТЭП в литературе отсутствует.

Свойства ДТЭП на основе СКЭПТ и ПП сильно зависит от размера микрогелевых частиц каучука [68]. Так прочность при разрыве и относительное удлинение повышаются при уменьшении диаметра частиц. Прочность при растяжении изменяются обратнопропорционально квадратному корню из суммы среднего диаметра частиц и константы, а энергия разрушения - обратнопропорционально сумме среднего диаметра и константы.

Размер микрогелевых частичек эластомерной фазы будет зависеть, как и для смесей полимеров, от межфазного натяжения, ММР полимеров, соотношения полимеров, соотношения вязкостей целевых ингредиентов соотношения полимерных компонентов, их термодинамической совместимости, скорости сдвига с одной стороны и от степени сшивания, механико-химических разрывов и каолесценции частичек вулканизованного каучука с другой стороны.

Другим важным фактором, определяющим свойства ДТЭП, является непрерывная фаза термопласта [85,86]. Для всех составов ДТЭП на основе СКЭПТ и ПП не было отмечено образование шейки в процессе растяжения [68,119], это связано с повышенной гибкостью тяжей полипропиленовой фазы и особенностью их деформирования в смеси [13,14]. Кроме того, размер кристаллитов полиолефинов в ДТЭП из СКЭПТ-ПП меньше, чем в исходном ПО [37,46]. Установлено [46], что с уменьшением размеров кристаллитов ПЭ в смеси повышаются физико-механические свойства ДТЭП на его основе. В зависимости от условий получения и типа полиолефиновых ДТЭП степень кристалличности термопласта в смеси по одним данным уменьшается [37,38], по другим не изменяется [130,137], что может быть связано с различным уровнем взаимодействия на границе фаз [13,88]. Природа сил межфазного взаимодействия определяется химическим составом смешиваемых фаз и может быть различной, создаваемой силами Ван-дер-Ваальса (например, для композиций СКЭПТ-ПО [68]), диполь-дипольными (для ДТЭП на основе СКН-ПВХ [32,33]) или химическими ковалентными связями (для композиции хлорированного полиэтилена и полиамида [34]). Предположение о наличии граничного слоя в ДТЭП на основе СКЭПТ с ПП высказывается в работе [138], где обнаружено появление нового ф-процесса релаксации, связанного с перегруппировкой частиц каучука и а-процесса, объясняемого подвижностью эластомерных сегментов в адсорбируемых слоях на границе раздела фаз. В работе [139], по кривым нагрузка-удлинение определена энергия межмолекулярных связей на границе раздела фаз в ДТЭП на основе СКЭПТ и ПЭ.

Уровень взаимодействия на границе раздела фаз и протяженность этих границ должны оказывать значительное влияние на механические свойства термопластичных резин. Однако эти вопросы в настоящее время находятся на начальной стадии изучения.

Существует несколько способов повышения межфазного взаимодействия (адгезии на границе раздела фаз). Так подбирая полимеры, способные реагировать друг с другом (например, ХПЭ и ПА), получают ДТЭП с повышенными прочностными свойствами и стойкостью к действию агрессивных сред и обладающих анизотропией свойств [140]. Другим путем улучшения свойств ДТЭП является применение добавок, способствующих повышению технологической совместимости (ДСС) [129,141], особенно блок сополимеров или привитых сополимеров с блоками идентичной природы полимерам смеси [142,143]. В работе [143] рассмотрен метод повышения технологической совместимости и уменьшения размера частиц вулканизованного каучука композиции на основе термодинамически несовместимых полимеров (бутадиен-нитрильного каучука и полипропилена), с помощью различных блоксополимеров, полученных либо непосредственно в процессе " динамической" вулканизации, либо специальным синтезом.

Определение оптимальной рецептуры и технологии получения ДТЭП на основе бутадиен-нитрильных каучуков и полипропилена и их свойства

Резины на основе БНК не обладают стойкостью к действию ароматических растворителей, кетонов, этилацетата, анилина, фенола. Стойкость БНК к воздействию сред повышается с увеличением степени вулканизации, содержания наполнителя, а также при модификации поливинилхлоридом [144,167].

Резины на основе БНК имеют хорошую водостойкость при нормальной и повышенной температурах. С увеличением содержания НАК водостойкость растет [167,168]. Теплопроводность и коэффициент теплового расширения резин из БНК [151] находится на уровне резин из НК и БСК. Теплопроводность практически не зависит от содержания НАК, тогда как коэффициент теплового расширения уменьшается с увеличением нитрильных групп.

БНК обладают низкими электроизоляционными свойствами и поэтому не могут быть использованы при изготовлении изоляционных резин [170,171].

Удельное сопротивление резин из БНК составляет 109-1010 ом-см, тогда как у резин на основе НК этот показатель находится на уровне - 1015 ом-см. Низкие электроизоляционные свойства резин из БНК объясняются наличием в полимере нитрильных групп. С увеличением содержания НАК удельное сопротивление понижается [144,170,171].

БНК с содержанием НАК 36-40% широко используются в электропроводящих резинах, применяемых в качестве эластичных экранов высоковольтных, шахтных и других кабелей, а также при изготовлении кабелей для нефтяной промышленности. При совмещении БНК с фенолформальдегидными смолами удельное сопротивление резин увеличивается до 1012 ом-см, поэтому они уже могут применяться для изоляции [170,171].

Резины на основе БНК, наполненные ацетиленовой сажей, имеют удельное сопротивление 102 ом-см. Такие резины можно использовать в качестве масло-, бензостойких антистатических покрытий для топливных баков, для изготовления шлангов, предназначенных для перекачки легковоспламеняющихся жидкостей, а также для деталей аппаратуры работающих в среде растворителей [144,170,171]. БНК в основном применяются для изготовления различных масло-, бензостойких резинотехнических изделий - рукавов, прокладок, амортизаторов, манжет, обкладок различных валиков, бензотары и т.д., применяемых в автомобильной, нефтяной, полиграфической и других отраслях промышленности, а также при изготовлении масло-, бензостойкой резиновой обуви, клеев и эбонитов, резиновых изделий бытового назначения; в строительной (герметики, шпаклевки, рубероид) и кабельной промышленностях; для изготовления огнестойких и стойких к агрессивным средам покрытий [144]. В последние годы появился перспективный класс полимерных I материалов на основе смесей эластомер - термопласт, обладающих свойствами термоэластопластов [1,2,14,15,57]. Совмещение стадии смешения и вулканизации (смеси эластомер термопласт в определенных соотношениях) и введение некоторых ингредиентов позволяет получать, так называемым методом "динамической вулканизации", термопластичные резины удовлетворяющие некоторым требованиям РТИ по интервалу работоспособности и физико-механическим показателям. Эти полимерные материалы способны перерабатываться на более автоматизированном, производительном оборудовании переработки пластмасс по безотходной технологии. Производство ДТЭП является актуальной задачей, бурно развивается за последние годы во всем мире [14,15] и находит все большую сферу применения [57]. Технология процесса получения и рецептуростроение ДТЭП в большинстве случаев является "ноу-хау" фирм или недостаточно изучена [14,25]. Выявлены основные подходы к выбору полимеров, дающих композиции с высокими физико-механическими показателями [85], зависящими от свойств и соотношения исходных полимеров. Однако влияние условий получения (смешения) и состава ДТЭП на эксплуатационные свойства и особенно структуру исследовано явно не достаточно. Поэтому целью данной работы является оптимизация рецептурно-технологических параметров смешения при получении ДТЭП на основе бутадиен нитрильных каучуков и полиолефинов, модификация полипропилена способствующая совместимости смешиваемых фаз и увеличению взаимодействия на границе раздела фаз, получение ДТЭП с высокими физико-механическими свойствами, мало меняющихся при повторной переработке с изучением структуры и свойств.

Похожие диссертации на Получение маслобензостойких термоэластопластов на основе бутадиен-нитрильных каучуков и полиолефинов методом динамической вулканизации