Пластики, эластомеры и нанокомпозиты. Термопластичные эластомеры. Часть 1

С другой стороны, в случае термопластичных эластомеров переход от обрабатываемого расплава к твердому резиноподобному объекту происходит быстро, обратимо и происходит при охлаждении. Таким образом, термопластичные эластомеры могут быть обработаны с использованием обычных технологий пластмасс, таких как литье под давлением и экструзия, а их лом можно утилизировать. Кроме того, некоторые термопластичные эластомеры растворимы в обычных растворителях и поэтому могут быть обработаны в виде растворов. При более высоких температурах свойства термопластичных эластомеров обычно не так хороши, как у обычных вулканизированных каучуков. Поэтому применение термопластичных эластомеров чаще всего наблюдается в областях, где эти свойства менее важны, например, в обуви, изоляции проводов, клеях, смешивании полимеров, но не в таких областях, как, например, автомобильные шины. Термопластичные эластомеры можно разделить на несколько основных типов: стирольные термопластичные эластомеры, мультиблочные сополимеры, твердые полимерные эластомерные комбинации, привитые сополимеры, а также иономеры и эластомеры имеющие химическую структуру с ядерными оболочками. Только первые три типа ( стирольные термопластичные эластомеры, мультиблочные сополимеры, твердые полимерные эластомеры) являются коммерчески важными.

Почти все термопластичные эластомеры содержат две или более различных полимерных фаз, и их свойства зависят от того, как эти фазы смешаны. В некоторых случаях фазы химически не связаны, но в других они связаны друг с другом путем блочной или привитой сополимеризации. Должна присутствовать по меньшей мере одна эластомерная фаза и одна жесткая фаза, и жесткая фаза (или фазы) должна становиться мягкой и жидкой при более высоких температурах, чтобы материал в целом мог быть таким же текучим, как термопластик. Более подробное знакомство с термопластичными эластомерами начнем с группы стирольных термопластов. Они основаны на простых молекулах, таких как блок-сополимер A-B-A, где A представляет собой полистирол, а B представляет собой сегмент эластомера. Если эластомер является основным компонентом, полимеры должны иметь определенную морфологию. В этом случае полистирольные концевые сегменты образуют отдельные сферические области, то есть домены, диспергированные в непрерывной эластомерной фазе. Большинство молекул полимера имеют свои полистирольные концевые сегменты в разных доменах.

Позже были введены полимеры с полиэтилен-пропиленовыми средними сегментами (S-EP-S). Более поздней разработкой, в настоящее время имеющейся в продаже, являются стирольные блок-сополимеры с изобутиленовым средним сегментом (S-iB-S). Они также могут быть изготовлены с замещенными полистирольными концевыми сегментами. Мультиблочные сополимеры имеют структуры, которые можно записать как A-B-A-B-A-B-A-B- или (A-B) n. Для большинства из них, имеющих коммерческое значение, твердые (А) сегменты представляют собой кристаллические термопласты, в то время как более мягкие, эластомерные (В) сегменты являются аморфными. В наиболее известных типах жесткие сегменты представляют собой термопластичные полиуретаны, термопластичные сложные полиэфиры или термопластичные полиамиды, а мягкие сегменты представляют собой либо сложные полиэфиры, либо простые полиэфиры. Недавно были введены аналогичные материалы, в которых жесткие сегменты представляют собой полиэтилен или полипропилен, а мягкие сегменты представляют собой сополимеры этилена и α-олефинов, таких как пропилен, 1-бутен, 1-гексен и 1-октен. Морфология этих (A-B) n мультиблочных сополимеров изучена уже достаточно хорошо. Другой тип (A-B) n мультиблочного сополимера имеет жесткие сегменты полиэфиримидов (они являются аморфными) и полисилоксановые мягкие сегменты.

Структура мультиблочных сополимеров имеет некоторые сходства с аналогами полистирол-b-эластомер-b-стирола, а также некоторые важные различия. Во-первых, жесткие домены гораздо более взаимосвязаны. Во-вторых, в большинстве случаев они кристаллические. В-третьих, каждая длинная (A-B) n молекула может проходить через несколько жестких и мягких областей. Следующие термопластичные эластомеры не являются блок-сополимерами, а представляют собой тонкие дисперсии твердого термопластичного полимера и эластомера. Некоторые из них представляют собой простые смеси, в то время как другие получают путем динамической вулканизации. Полипропилен часто выбирают в качестве твердого термопластика, потому что он легко доступен, дешев и устойчив к растворителям, а также имеет высокую температуру плавления кристаллов (+165 °C). Комбинации с этиленэпропилендиеновым мономером (EPDM) или этиленэпропиленовым сополимером (EPR) являются наиболее важными коммерческими продуктами на основе полипропилена; другие эластомеры, которые можно использовать, включают нитрильные, бутильные и натуральные каучуки. Более мягкие и ударопрочные материалы могут быть получены с использованием пропиленовых сополимеров в качестве твердой фазы. Галогенсодержащие полиолефины являются еще одним вариантом. Два других примера представляют собой смеси ПВХ с нитрильным каучуком и смеси галогенированных полиолефинов с сополимерами этилена. Утверждается, что смеси двух последних полимеров дают однофазную систему.