- •Содержание
- •1. Общие представления о композиционных полимерных материалах 5
- •2 Композиции и Адгезия полимеров 14
- •3. Композиции с дисперсныМи наполнителЯми 23
- •4 Полимеры с волокнистыми наполнителями 58
- •5 Смеси полимеров 80
- •1. Общие представления о композиционных полимерных материалах
- •1.1 История и причины создания композиционных материалов
- •6 Композиции на основе полимеров и жидкостей 97
- •7 Газонаполненные полимеры (пенопласты) 108
- •8 Придание полимерам специальных свойств 126
- •1.2 Определение пкм
- •1.3 Классификация пкм
- •Усиление
- •Литература
- •2 Композиции и Адгезия полимеров
- •2.1 Работа адгезии
- •2.2 Адгезионная прочность
- •2.3 Теории адгезии
- •2.3.1 Адсорбционная (молекулярная) теория адгезии
- •2.3.2 Теория адгезии, основанная на рассмотрении разрушения
- •2.3.3 Теория слабого граничного слоя
- •2.3.4 Диффузионная теория адгезии.
- •Литература
- •3. Композиции с дисперсныМи наполнителЯми
- •3.1 Основные цели введения дисперсных наполнителей в полимеры
- •3.2 Дисперсные наполнители
- •3.2.1 Основные характеристики дисперсных наполнителей
- •3.2.2 Классификация дисперсных наполнителей
- •3.3 Смешение, как способ получения пкм
- •3.3.1 Общая характеристика процесса смешения
- •3.3.2 Характеристика качества распределения наполнителя
- •3.3.3 Механизм диспергирования агломератов наполнителя
- •3.3.4 Способы повышения качества диспергирования наполнителя
- •3.3.5 Механохимические процессы при смешении
- •3.3.6 Способы смешения полимеров с дисперсными наполнителями
- •3.4 Деформационные и реологические свойства полимеров с дисперсными наполнителями
- •3.4.1 Деформационные свойства
- •3.4.2 Реологические свойства
- •3.4.3 Модуль упругости и твердость
- •3.4.4 Предельная деформация
- •3.4.5 Влияние характеристик наполнителя на деформационные свойства
- •3.5 Прочность наполненных полимеров
- •3.5.1 Разрушение и прочность материалов
- •3.5.2 Механизм упрочнения полимеров высокодисперсными частицами
- •3.5.3 Работа разрушения и ударная вязкость
- •3.5.4 Температура хрупкости
- •3.5.5 Влияние различных факторов на прочностные свойства пкм
- •Литература
- •4 Полимеры с волокнистыми наполнителями
- •4.1 Теоретические основы наполнения полимеров волокнами
- •4.1.1 Механизм усиления полимеров волокнами
- •4.1.2 Влияние различных факторов на свойства полимеров с волокнистым наполнителем
- •4.1.3 Компоненты для пкм с волокнистыми наполнителями
- •Рассмотрим непрерывные волокна. Сюда относятся стеклянные, керамические (из оксидов металлов), базальтовые, борные, металлические и др. Волокна.
- •4.2 Методы получения полимерных изделий с волокнистыми наполнителями
- •4.2.1 Получение пкм с короткими волокнами и изделий из них
- •4.2.2 Методы получения изделий с длинными волокнами
- •4.2.3 Протяжка
- •4.2.4 Намотка.
- •4.2.5 Получение изделий формованием
- •Литература
- •5 Смеси полимеров
- •5.1 Термодинамика смешения полимеров
- •5.1.1 Адгезия между полимерами и способы ее повышения
- •5.3 Структура гетерогенных смесей полимеров
- •5.4 Механизм смешения полимеров и размер полимерных частиц
- •5.5 Механические свойства смесей полимеров
- •5.5.1 Влияние состава и структуры смесей полимеров на их механические свойства
- •5.5.2 «Усиление» хрупких полимеров каучуками
- •5.5.3 Термоэластопласты на основе смесей полимеров
- •Литература
- •Композиции на основе полимеров и жидкостей
- •6.1 Пластификация полимеров
- •6.1.1 Механизм пластификации
- •6.1.2 Влияние пластификатора на различные свойства полимера
- •6.1.3 Влияние характеристик пластификатора на его пластифицирующую эффективность
- •6.1.4 Теории пластификации.
- •6.1.5 Требования к пластификаторам.
- •6.2. Гетерогенные системы полимер - жидкость
- •Литература
- •7 Газонаполненные полимеры (пенопласты)
- •7.1 Классификация пенополимеров.
- •7.2 Структура и свойства газонаполненных полимеров
- •7.3 Общие принципы получения газонаполненных полимеров.
- •7.4 Основные методы получения пенопластов.
- •7.4.1 Механическое вспенивание.
- •7.4.2 Методы вспенивания полимеров газом, образующимися непосредственно в объеме композиции
- •7.5 Теоретические основы вспенивания полимеров
- •7.6 Характеристика твердых газообразователей
- •7.7 Методы получения изделий из вспененных полимеров
- •7.8 Применение газонаполненных полимеров.
- •Литература
- •8 Придание полимерам специальных свойств
- •8.1 Полимерные композиции с антифрикционными свойствами
- •8.1.1 Требования к материалам узлов трения
- •8.1.2 Придание полимерам антифрикционных свойств
- •8.1.3 Повышение стойкости полимеров к истиранию.
- •8.1.4 Промышленные антифрикционные полимерные материалы
- •8.2 Пкм с пониженной горючестью
- •8.2.1 Характеристики горючести полимерных материалов
- •8.2.2 Методы снижения горючести полимеров
- •8.2.2.1 Основные классы антипиренов
- •Литература
- •Основы создания полимерных композиционных материалов
- •420015, Казань, к. Маркса, 68.
6.1.5 Требования к пластификаторам.
Основные требования к пластификатору полимера вытекают из механизма пластификации:
Растворимость пластификатора в полимере.
2. Высокая подвижность пластификатора, а значит невысокая молекулярная масса.
Такими свойствами обладают многие органические жидкости.
Но к этим двум добавляются дополнительные требования, вытекающие из технологических и эксплуатационных соображений.
Как было показано, снижение молекулярной массы пластификатора благоприятно сказывается на его эффективности. Но низкомолекулярная жидкость легко будет диффундировать из полимерного материала и испаряться. А в условиях переработки при повышенной температуре такая жидкость может закипеть. Из этого вытекает еще одно требование.
3. Используемая в качестве пластификатора жидкость должна обладать низкой летучестью и высокой температурой кипения. Этому требованию отвечают жидкости с довольно высокой молекулярной массой. При выборе молекулярной массы пластификатора приходится учитывать оба противоречивых требования и выбирать "золотую середину".
Полимерные материалы находятся в частом контакте с водой и другими жидкостями. Если пластификатор будет хорошо растворим в воде, то он будет ею из полимера экстрагироваться. Отсюда еще одно требование.
4. Пластификатор должен иметь низкую растворимость в воде, а если предусматривается контакт материала с другими жидкостями (масло, бензин), то он должен плохо растворяться и в них.
Можно высказать еще целый ряд общих эксплуатационных требований, из которых следующие наиболее важные:
5. Высокая химическая стойкость.
6. Отсутствие деструктирующего воздействия на полимер.
7. Низкая токсичность.
При выборе пластификатора приходится индивидуально подходить к каждому полимеру. Из крупнотоннажных полимеров подвергаются пластификации поливинилхлорид, поливинилиденхлорид, полистирол, поливинилацетат, эфиры целлюлозы, полиакрилаты, поликарбонаты, полиэфиры, эпоксидные и фенолоформальдегидные смолы, полиуретаны. Основное количество производимых пластификаторов (до 85 %) используется для пластификации поливинилхлорида.
В качестве пластификаторов наибольшее применение нашли простые и сложные эфиры органических и неорганических кислот, а также ряд продуктов природного происхождения (мазут, гудрон) и др.
Одним из наиболее распространенных классов пластификаторов являются эфиры ортофталиевой кислоты (фталаты): диметилфталат, диэтилфталат, дибутилфталат, ди(2-этилгексил)фталат (ДОФ) и др.
Не меньшее применение нашли эфиры ортофосфорной кислоты и различных гидроксилсодержащих соединений. Фосфаты оказывают пластифицирующее действие на большинство полимеров, одновременно придавая им пониженную горючесть. Из эфиров ортофосфорной кислоты наибольшее распространение получили трикрезилфосфат, триксиленилфосфат, смешанные эфиры на основе фенола и алкилфенолов, ди(2-этилгексил)фенилфосфат (ДАФФ), три(2-этилгексил)фосфат (ТОФ), трибутоксиэтилфосфат (ТБЭФ).
Эфиры алифатических поликарбоновых кислот получили большое распространение как пластификаторы, так как они хорошо совмещаются с различными полимерами, имеют небольшую летучесть, менее токсичны, чем фталаты и придают полимерам высокую морозостойкость. Наиболее применимы ди(2-этилгексил)адипинат (ДОА), ди(2-этилгексил)азелаинат (ДОАз), дибутилсебацинат (ДБС), ди(2-этилгексил)себацинат (ДОС) и др.
Сложные эфиры гликолей и жирных монокарбонавых кислот применяются для пластификации каучуков, поливинилхлорида и других полимеров. Однако эти пластификаторы обладают несколько пониженной подвижностью водостойкостью. К ним относятся триэтиленгликольдикаприлат, триэтиленгликольди(2-этилкексоат) (ТЭГ-28), ди(бутилкарбитол)формаль (ДБКФ).
Отдельно стоит такой класс пластификаторов, как полиэфирные соединения. Вследствие более высокого молекулярного веса, они менее летучи, мало мигрируют из полимеров и более стойки к экстракции многими растворителями. Однако они характеризуются ограниченной растворимостью во многих полимерах. Полиэфирные пластификаторы применяют для получения бензо- и маслостойких композиций на основе ПВХ. Наиболее распространены полиэфирные пластификаторы на основе себациновой, адипиновой или фталиевой кислот.