Разновидности инженерных пластиков. Поликарбонаты. Часть 8

В большинстве случаев синтез сополимера был аналогичен синтезу диола и дикислоты. Хотя во многих случаях был достигнут хороший баланс текучести расплава и пластичности, другие факторы, такие как легкодоступный, недорогой источник мономеров, препятствовали коммерциализации. Использование силоксановых блок-сополимеров для улучшения баланса между текучестью расплава и пластичностью будет рассмотрено в следующем блоке, где мы будем описывать силоксановые блок-сополимеры. Использование бисфенола, подавляющего Tg, для улучшения способности к расплавлению рассматривается в литературе о сополимерах для оптических носителей, чего мы также коснемся. Теперь поговорим о блок-сополимерах на основе поликарбоната и полидиметилсилоксана (PDMS), которые были впервые получены Воном в 1960-х годах. Два метода синтеза, описанные им, стали основой для коммерческих технологий, ранее использовавшихся для производства PC-силоксановых сополимеров. Оба включают реакцию бисфенола-A и фосгена с сомономером диметилсилоксана, который заканчивается фенольной функциональной группой.

Последний получают либо путем реакции силоксана с хлорным окончанием с избытком BPA – избыток BPA используется для минимизации олигомеризации вследствие реакции обеих фенольных групп на одном и том же BPA – или посредством реакции гидросилирования силоксана с концевыми гидридами с фенольным соединением, несущим аллильную функциональную группу: последняя чаще всего либо 2-аллилфенол, либо коммерчески доступный натуральный продукт — как правило, эвгенол (2-метокси-4-аллилфенол). После превращения в бисфенольную структуру эти силоксановые интермедиаты могут быть затем включены в сополимер поликарбоната путем простого взаимодействия их с BPA в обычном процессе межфазной реакции, используемом для получения гомополимера BPA-PC. В зависимости от состава PC-силоксанового сополимера (например, длины силоксанового блока и массового процента силоксана), полученные материалы будут либо гибкими термопластичными эластомерами (TPE), либо жесткими термопластами с разделением фаз. Типичные эластомерные сополимеры содержат от 40 до 70 % силоксана по массе и со степенью полимеризации (DP) силоксановых блоков от 10 до 20. Термопластичные сополимеры содержат более низкий массовый процент силоксана (обычно от 2 до 8%) со значением DP в диапазоне от 20 до 100.

Конечная композиция в значительной степени проявляет характеристики смеси полимеров между двумя по существу несовместимыми полимерами (в частности, непрозрачность). Недавние усовершенствования процесса реакции позволили преодолеть проблемы, вызванные различиями реакционной способности между BPA и функционализированными силоксанами, и теперь позволяют получать прозрачные термопластичные сополимеры ПК-силоксан, подходящие для различных областей литья под давлением. Усовершенствования процесса включают, по существу, предварительное превращение олигомеров BPA-PC концевой группы хлорформиата в межфазной реакции перед добавлением силоксана с фенольным покрытием. Альтернативно, хлорформиат силоксана может быть предварительно сформирован в трубчатом реакторе перед реакцией с олигомерами BPA или BPA. Тщательный контроль молекулярной массы олигомеров ПК приводит к контролю длины блоков ПК в конечном сополимере и, таким образом, расстояния между силоксановыми блоками.

Более равномерное случайное включение силоксана приводит к получению одного гомогенного сополимера, который проявляет морфологию с более однородными, более мелкими силоксановыми образованиями, что, в свою очередь, приводит к по существу прозрачной композиции. Коммерческая ценность ПК-силоксановых смол основана, главным образом, на повышенной ударной вязкости, которую демонстрируют эти сополимеры по сравнению с гомополимерами ПК в жестких условиях конечного использования. Часто превосходство PC-силоксановых смол демонстрируется при испытаниях на удар при низких температурах. Например, данные ударопрочности по Изоду, измеренные при комнатной температуре и при –30 °C, ясно демонстрируют это преимущество в производительности. Полимеры также могут изменять свойства из-за конструкции детали: например, хорошо известно увеличение хрупкости из-за более острого радиуса надреза и увеличенной толщины детали на различных материалах. И ПК-силоксановые смолы превосходят гомополимеры поликарбоната и в этом отношении.