Пластики, эластомеры и нанокомпозиты. Термопластичные эластомеры. Часть 4

Таким образом, когда модуль термопластичного эластомера измеряется в диапазоне температур, существует три различных области. При очень низких температурах обе фазы являются твердыми, и поэтому материал является жестким и ломким. При несколько более высокой температуре эластомерная фаза становится мягкой, и термопластичный эластомер теперь напоминает обычный вулканизат. При дальнейшем повышении температуры модуль остается относительно постоянным (область, часто называемая «упругим плато»), пока, наконец, жесткая фаза не размягчится. В этот момент термопластичный эластомер становится жидким. Таким образом, термопластичные эластомеры имеют две рабочие температуры. Более низкая рабочая температура зависит от Tg (температуры стеклования) эластомерной фазы, а более высокая рабочая температура зависит от Tg или Tm (температуры плавления) твердой фазы. Значения Tg и Tm для различных фаз в некоторых коммерчески важных термопластичных эластомерах приведены в специальной и справочной литературе, так что найти их не составит труда. Как отмечено выше, много разных полимеров используются для создания жестких и мягких фаз во всех этих типах термопластичных эластомеров, поэтому их влияние на некоторые свойства продуктов можно предсказать с достаточной точностью.

Выбор полимера в твердой фазе сильно влияет на устойчивость термопластичных эластомеров к маслам и растворителям. Даже если эластомерная фаза устойчива к определенному маслу или растворителю, если это масло или растворитель набухает в твердой фазе, все полезные физические свойства термопластичного эластомера будут потеряны. Во многих коммерческих термопластичных эластомерах эта твердая фаза является кристаллической и поэтому устойчивой к маслам и растворителям. Стирольные термопластичные эластомеры являются исключением. Как чистые полимеры они имеют низкую стойкость к воздействию масел и растворителей (хотя это можно улучшить путем компаундирования). Однако это дает им преимущество в том, что их можно применять из раствора. В стирольных термопластичных эластомерах аналогичные полимеры типа S-BS, S-I-S, S-EB-S, S-EP-S и S-iB-S имеют несколько разные свойства. Полимеры S-B-S являются самыми дешевыми и имеют среднюю твердость. Эквиваленты S-I-S являются самыми мягкими, в то время как полимеры S-EB-S и S-EP-S являются наиболее стабильными, но также имеют более высокую цену. Полимеры S-iB-S также очень стабильны и относительно мягки.

В комбинациях из твердого полимер-эластомера существуют ограничения на пропорции эластомерной фазы как в простых смесях, так и в термопластичных вулканизатах. В простых смесях, если используется слишком много эластомера, морфология изменяется от междисперсной структуры (в которой обе фазы являются непрерывными) к дисперсии твердого полимера в эластомере. Поскольку эластомер не вулканизирован, он имеет небольшую прочность. Таким образом, когда она становится единственной непрерывной фазой, свойства смеси являются неудовлетворительными. В термопластичных вулканизатах дисперсная эластомерная фаза сшита и поэтому не может течь. Таким образом, его можно рассматривать как эластомерный наполнитель, и, когда присутствует слишком много эластомерного компонента, технологичность ухудшается. Из-за этих ограничений на количество эластомерной фазы получение очень мягких продуктов из твердых полимерных эластомерных комбинаций затруднено. Многоблочные полимеры с твердыми кристаллическими сегментами также имеют ограничения по мягкости. Сегменты твердой фазы должны иметь достаточно высокую молекулярную массу, чтобы они могли кристаллизоваться. Более мягкие версии этих полимеров требуют, чтобы молекулярные массы сегментов эластомера были еще выше, чтобы увеличить соотношение мягкой / твердой фаз.

Таким образом, можно сделать вывод, что для очень мягких продуктов общая молекулярная масса блочного полимера увеличивается до такой степени, что обработка может быть затруднена. Применения термопластичных эластомеров всех типов разнообразны и уже были частично описаны выше. Здесь же выделим некоторые основные моменты, касающихся отдельных типов термопластичных эластомеров. И начнем со стирольных термопластичных эластомеров. Анионно-полимеризованные версии этих блок-сополимеров (то есть S-B-S, S-I-S, S-EB-S и S-EP-S) производились коммерчески в течение многих лет, и на этих материалах был получен большой коммерческий опыт. Таким образом, информация, представленная здесь, основана на этих материалах. Эквиваленты S-iB-S намного новее. Во многих отношениях, особенно в отношении термостабильности, они похожи на S-EBS и S-EP-S и поэтому должны иметь схожие применения. Стирольные блок-сополимеры отличаются от большинства других термопластичных эластомеров, по крайней мере, двумя существенными особенностями. Во-первых, и жесткая, и мягкая фазы являются аморфными, и, таким образом, чистые полимеры растворимы в обычных растворителях, таких как толуол. Во-вторых, в различных областях применения эти полимеры всегда содержат большое количество ингредиентов, таких как другие полимеры, масла, смолы и наполнители. В большинстве их применений стирольный блок-сополимер составляет менее 50% конечного продукта.