Технические решения для промышленности
Закрыть
Технические решения для промышленности
Технологии

Пластики, эластомеры и нанокомпозиты. Реактопластичные (термореактивные) эластомеры. Часть 2

9 июля 2020
Пластики, эластомеры и нанокомпозиты. Реактопластичные (термореактивные) эластомеры. Часть 2

Одним из самых простых способов создания сшитых участков полимеров, требуемых для эластичности, подобной резине, является проведение сополимеризации, при которой один из сомономеров имеет соответствующую функциональность. Этот метод, однако, использовался главным образом для подготовки материалов, настолько сильно сшитых, что они относятся к категории твердых термореактивных материалов, а не к эластомерным сеткам, как это уже упоминалось в предыдущих частях. Более распространенные методы включают вулканизацию (добавление атомов серы в ненасыщенные центры), термолиз пероксида (ковалентное связывание посредством образования свободных радикалов), концевое связывание функционально концевых цепей (изоцианатов с полиэфирами с концевыми гидроксильными группами, органосиликатов с полисилоксанами с концевыми гидроксильными группами и силанов в полисилоксаны с винилированными концевыми группами).

Для коммерческих материалов рецептура компаундирования обычно содержит многочисленные ингредиенты в дополнение к полимеру и сшивающему агенту (например, серу, пероксид или изоцианат). Примерами являются активаторы (для повышения эффективности сшивания), замедлители (для предотвращения преждевременного сшивания), ускорители, пептизаторы, антиоксиданты и антиозонанты, умягчители, пластифицирующие добавки, наполнители и армирующие наполнители (обычно технический углерод или диоксид кремния). Для конкретных применений может потребоваться еще больше добавок, например, вспенивающие агенты в случае эластомерных пен, теплопроводящие частицы в случае нагретых рулонных материалов, волокнистые сетки в случае трубок высокого давления и т. д. Достаточно стабильная сетчатая структура также может быть получена путем физического агрегирования некоторых сегментов цепи на частицы наполнителя путем образования микрокристаллитов, конденсации ионных боковых цепей на ионы металлов, хелатирования боковых цепей лиганда с ионами металлов и микрофазового разделения стеклообразных или кристаллических концевых блоков в триблок-сополимере.

Пластики, эластомеры и нанокомпозиты. Реактопластичные (термореактивные) эластомеры. Часть 2

Основным преимуществом этих материалов является тот факт, что сшивки, как правило, являются только временными, что означает, что такие материалы часто проявляют способность к переработке. Эта временная природа сшивания может, конечно, также быть недостатком, поскольку материалы подобны резине только до тех пор, пока сшивки не разрушаются из-за высоких температур, присутствия разбавителей или пластификаторов и т. д. Типичные небиологические применения для этих материалов – это шины, уплотнения, конвейерные ленты, приводные ремни, резиновые ленты, эластичная одежда, шланги, баллоны и другие надувные устройства, мембраны, изоляторы и герметики. Биологические применения включают части живых организмов (кожа, артерии, вены, ткани сердца, легочная ткань) и различные биомедицинские устройства (контактные линзы, протезы, катетеры, системы доставки лекарств и т. д.). Интересно отметить, что большинство из этих приложений требуют только небольших деформаций; относительно немногие пользуются преимуществами очень высокой растяжимости, характерной для большинства эластомерных материалов.

Пластики, эластомеры и нанокомпозиты. Реактопластичные (термореактивные) эластомеры. Часть 2

Часто для конкретных применений требуется определенный тип эластомера. Например, шланг должен иметь значительное несоответствие параметров растворимости с жидкостью, которую он будет транспортировать. Таким образом, полярные эластомеры, такие как полихлоропрен, лучше всего подходят для шлангов, используемых с углеводородными жидкостями, такими как бензин, топливо для реактивных двигателей, смазки, масла, и т. д. Теперь поговорим про механические свойства термореактивных эластомеров. Подавляющее большинство исследований механических свойств эластомеров было выполнено при растяжении вследствие простоты этого типа деформации. Результаты обычно выражаются через номинальные напряжения цепей, которые в простейших молекулярных теориях определяются при помощи таких значений, как V – плотность сетевых цепей, то есть их число на единицу объема, V, k – постоянная Больцмана, T – абсолютная температура, а также a – удлинение или относительная длина растянутого эластомера. Также часто используется модуль, определяемый со значением v2 – объемная доля полимера в (возможно, набухшем) эластомере. Существует меньшее количество исследований с использованием типов деформации, отличных от удлинения, например, двухосного растяжения или сжатия, сдвига и кручения. Некоторые типичные исследования этого типа будут упомянуты ниже.

Такое не совсем механическое свойство, как набухание, также широко используется для характеристики эластомерных материалов. Это необычная деформация заключается в том, что изменения объема здесь имеют первостепенное значение, а не незначительны, как в случае с большинством механических деформаций. Набухание — это трехмерное расширение, при котором сеть поглощает растворитель, достигая равновесной степени набухания, при которой уменьшение свободной энергии из-за смешивания растворителя с цепями сети уравновешивается увеличением свободной энергии, сопровождающим растяжение цепей. В этом типе эксперимента молекулярную структуру обычно помещают в избыток растворителя, который она впитывает до тех пор, пока дилатационное растяжение цепей не предотвратит дальнейшее поглощение. Эту равновесную степень набухания можно интерпретировать как получающую степень сшивки сети, при условии, что параметр взаимодействия полимер-растворитель x известен. И наоборот, если степень сшивания известна из независимого эксперимента, тогда можно определить параметр взаимодействия.

Пластики, эластомеры и нанокомпозиты. Реактопластичные (термореактивные) эластомеры. Часть 2

Степень равновесного набухания и его зависимость от различных параметров и условий, безусловно, являются важными проверками теории. Набухший материал сам по себе представляет значительный интерес, особенно в случае систем на водной основе или «гидрогелей». Также представляют интерес гели, образующиеся в результате наличия реагентов с функциональностью больше двух в качестве участников процесса полимеризации. В этих случаях характеристика процесса гелеобразования также имеет большое значение, и некоторые соответствующие моделирования будут также интересны. Далее поговорим про оптические и спектроскопические свойства термореактивных эластомеров. Примером соответствующего оптического свойства является двойное лучепреломление деформированной полимерной сети. Это двойное лучепреломление, вызванное деформацией, может быть использовано для характеристики сегментарной ориентации, как гауссовой, так и негауссовой упругости, кристаллизации и других типов упорядочения цепей, а также корреляций ближнего радиуса. Другие оптические и спектроскопические методы также важны, особенно в отношении сегментарной ориентации. Некоторыми примерами являются поляризация флуоресценции, NMR дейтерия и поляризованная инфракрасная спектроскопия.

Пластики, эластомеры и нанокомпозиты. Реактопластичные (термореактивные) эластомеры. Часть 2

Для получения более полной информации, надо обратиться к нашим специалистам по телефону
+7 (495) 268-0242, или почте info@nomitech.ru, они окажут помощь в подборе необходимого оборудования, которое будет соответствовать вашим требованиям как в части технических характеристик, так и в ценовом плане.

комментарии
Комментариев нет

Прежде, чем Вы сможете добавить свой комментарий, он будет проверен администратором.
вернуться назад