Термопластичные эластомеры. Способы создания и регулирования структуры

1. Термопластичные эластомеры. Способы создания и регулирования структуры. Вторая встреча

МИНСК, ноябрь 2018 года
Гайдадин Алексей Николаевич,
Волгоградский государственный технический университет,
[email protected]
1

2.

ПРЕДПОЛАГАЕМАЯ СТРУКТУРА
ТЕРМОПЛАСТИЧНЫХ ЭЛАСТОМЕРОВ
1 - новая фаза;
2 – каучуковая фаза;
3 – термопластичная фаза.
2

3.

Методы получения полимерных смесей
(термопластичных эластомеров)
Смешение растворов и
выпариванием
растворителя
Смешение мономеров
(олигомеров) и
полимеризация в массе
Смешение растворов и
совместное осаждение
Смешение в расплаве
Смешение латексов и сокоагуляция
Механическая смесь
твердых полимеров

4.

Основной способ получения – механическое смешение
Первые шаги были сделаны
на обогреваемых вальцах

5. Смесители периодического действия

Смеситель Brabender

6. Смесители периодического действия

Смеситель HAAKE
16,00
14,00
Крутящий момент, н/м
12,00
10,00
8,00
6,00
LDPE-CSM (70-30)
4,00
LDPE-CSM (70-30)+5
pph MaO
2,00
0,00
0,00
5,00
10,00
время, мин
15,00

7.

Одношнековые смесительные экструдеры

8.

Геометрия шнека
схематичное изображение шнеков
экструдера а) правый шнек, б)
левый шнек
модули шнека улучшающие
смешение
Основные части шнека

9.

Двухшнековый экструдер
Схема насоса расплава
Типовой экструдер
Направления вращения шнеков
Шнек

10. Двухшнековый экструдер. Модульное строение

Спец. корпуса для дозирования твёрдых
материалов, впрыска жидкостей, дегазации ,
Шнековые элементы для транспортировки
материала, инициирования энергии сдвига,
Следующий шаг – планетарный экструдер

11. Рецептурные и технологические способы регулирования структуры.

Оценка совместимости полимеров.
Учёт влияния вязкости расплавов полимеров при смешении.
Совместное сшивание (совулканизация) полимеров.
Формирование благоприятных условий на границе раздела фаз полимеров
Использование компатибилизирующих добавок.
Реализация эффекта сокристаллизации.

12. Оценка совместимости полимеров

Результаты экстракции,
%
Композиция
Каучук СКМС полистирол
Каучук СКЭПТполистирол
Каучук СКНполиэтиен
Растворитель
н-гексан
н-гексан
1,2-дихлорэтан
Соотношение
полимеров
теорет.
практ.
Свойства
Прочность,
МПа
Относительное
удлинение, %
30 - 70
30
11,9
16,60
38
50 - 50
50
15,4
10,18
42
70- 30
70
28,7
3,83
72
30 - 70
30
29,37
3,9
44
50 - 50
50
49,80
7,8
40
70- 30
70
59,41
13,6
54
30 - 70
30
26,53
5,50
98
50 - 50
50
45,12
4,10
152
70- 30
70
65,97
2,31
234

13. Оценка совместимости полимеров

По методике Смолла
П
H2
C
П
H2
C
H2
C
H
C
H2
C
H2
C
Cl
H2
C
H
C
12 SO2Cl
М0
- сумма мольных констант взаимодействия
атомных группировок, входящих
в элементарное звено;
H2 H2
C C
n
М0 - молекулярная масса мономерного звена.
Атомная группировка
-СН3
СН2
СНС
=СН2
-СН=
=С=
-НС=СН-СН=С
-С6Н5
(о-, м-, п-) С6Н4
-С10Н7
-С5Н9 (пятичленное кольцо)
-С6Н11 (шестичленное кольцо)
-Н (подвижный)
-О- (в простых эфирах)
17
, (кал/см3)0,5
214
133
28
-93
190
111
19
222
285
735
658
1146
105-115
95 - 105
80-100
70

14. Оценка совместимости полимеров

По методике Аскадского
H2
C
n
2
E
N V
i 1
А
*
i
H2
C
H2
C
H
C
H2
C
Cl
H2
C
H
C
12 SO2Cl
17
i
Ei- вклад каждого атома и типа межмолекулярного
взаимодействия
Атом и тип межмолекулярного
взаимодействия
Углерод
H2
C
Условные обозначения
Еi, кал/моль
Е С*
Е Н*
Е О*
Е N*
550,7
Водород Н
Кислород
Атом азота
Vi = 13,1 Å3
Связан с 2 алифатическими атомами С и 2 атомами Н
47,7
142,6
1205
H2 H2
C C
n

15. Оценка совместимости полимеров

Полимер
Поливинилхлорид
Хлорсульфированный полиэтилен
Полипропилен
Малеинизированный полиэтилен и
сополимер этилена с винилацетатом
Группа
~CH2-CH(CH3)-CH2~
~CH=CH-CHCl~
~CH2-CHCl(CH3)-CH2~
~CO-CH=CH-CHCl~
~CH2-CH(SO2Cl)-CH2~
~CHCl-CHCl~
~CH2-CH(SO2Cl)-CHCl~
~CH2-CH(CH3)-CH2~
~CH2-CH(CH3)-CH2~
H2
C
H2
C
H2
C
H
C
Cl
~CH2-CH-CH2~
|
O=CH-CH3
H2
C
H2
C
H2
C
H
C
12 SO2Cl
17

16. Оценка совместимости полимеров

ΔG< 0,
термодинамические требования к самопроизвольному протеканию процесса.
Формирование полимерной смеси относится к таким процессам.