5.5.3 Термоэластопласты на основе смесей полимеров

Термоэластопласт – это полимер, обладающий в условиях эксплуатации высокой прочностью и эластичностью как резины, но способный к многократной переработке при повышенных температурах как термопласт. Еще термоэластопласт (ТЭП) называют термопластичной резиной.

ТЭП получают путем смешения жесткого термопластичного полимера, способного, как правило, развивать большие вынужденно эластические деформации с эластомером. Концентрация эластомера в смеси составляет обычно 20 – 70 %.За счет эластомера термопластичный полимер приобретает бóльшую эластичность и сохраняет удовлетворительную прочность (рис. 5.7). При более высоком содержании эластомера смесевой ТЭП становится слишком непрочным (рис. 5.7).

Конечно, такие смеси существенно уступают классическим резинам, например, вулканизатам на основе натурального каучука, в прочности, и особенно в способности восстанавливать свою форму после снятия нагрузки. Но зато они значительно дешевле классических резин и требуют меньших затрат на переработку. Кроме того, далеко не везде требуется столь высокая эластичность и обратимость деформации как у резин. Поэтому такие смесевые ТЭП нашли широкое применение.

Однако потребность в термопластах, идентичных по свойствам резинам имеется, и ее пытаются решить. Один из способов повышения прочности смесевых ТЭП и снижения их остаточного удлинения после растяжения – это вулканизация фазы эластомера. Однако такая модификация смеси допустима при концентрации эластомера не превышающей порог перехода его фазы в непрерывную. В случае превышения этого предела смесь теряет свою способность к течению (термопластичность). Поэтому было предложено получать смесевые ТЭП с завулканизованной эластомерной фазой методом, так называемой, динамической вулканизации. Метод заключается в том, что вулканизацию проводят в смесителе при постоянном перемешивании (в динамике). В ходе вулканизации вязкость эластомерной фазы быстро нарастает, что не позволяет ей образовывать непрерывную фазу даже при высоком ее содержании. Таким способом удается получать ТЭП с содержанием эластомерной фазы до 85 %. Приготовленные этим способом ТЭП получили название «динамические» ТЭП (ДТЭП).

ДТЭП значительно превосходят обычные смесевые ТЭП по прочности и способности восстанавливать свои размеры после деформирования, но и их свойства пока существенно отличаются от классических резин. Несмотря на это в развитых странах мира ДТЭП сейчас очень быстро вытесняют резины во многих областях техники.

Литература

1. Кулезнев В.Н. Смеси полимеров. М.: Химия, 1981. – 304 с.

2. Полимерные смеси /Под. ред. Пола Д., Ньюмена С. М.: Мир, 1981. – в 2-х томах.

3. Кинлок Э. Адгезия и адгезивы. Наука и технология. М.: Мир, 1991. - С.42-45.

6. Композиции на основе полимеров и жидкостей

При совмещении полимера и низкомолекулярной жидкости может произойти их взаимное растворение с образованием истинного раствора. Условием этого является неравенство:

G = H – TS  0 , (6.1)

где G – изменение энергии Гиббса системы при растворении, H – изменение энтальпии системы, T – температура, S – изменение энтропии системы при растворении.

Образование истинного раствора жидкости в полимере принято называть их совместимостью. В противном случае происходит ограниченное набухание полимера в жидкости. При отсутствии совместимости механическое смешение приводит к коллоидному диспергированию жидкости в полимере. Образующаяся под действием механического смешения эмульсия является термодинамически и агрегативно неустойчивой системой и поэтому может расслаиваться. Расслаивание вследствие большой вязкости системы происходит очень медленно при хранении и эксплуатации системы. Это проявляется в помутнении системы, выделении капелек жидкости на поверхности изделия.

Истинные растворы полимеров в низкомолекулярных жидкостях представляют собой термодинамически устойчивые равновесные системы, обладающие очень высокой вязкостью. Даже 5 % раствор высокомолекулярного полимера в низкомолекулярной жидкости может иметь консистенцию студня. В случае преобладающего содержания полимерного компонента раствор сохраняет достаточно высокие деформационно-прочностные свойства. Понятно, что набухание полимера в жидкости приводит к повышению его эластичности и снижению жесткости. Такое воздействие жидкости нашло широкое практическое применение для регулирования свойств полимерных материалов и получило название пластификация.