Термопластичные эластомеры. Способы создания и регулирования структуры презентация

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

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

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

Смесители периодического действия
Смеситель Brabender

Смесители периодического действия
Смеситель HAAKE

Одношнековые смесительные экструдеры

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

Двухшнековый экструдер
Типовой экструдер
Схема насоса расплава
Направления вращения шнеков
Шнек

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

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.

Оценка совместимости полимеров

Оценка совместимости полимеров
По методике Смолла
∑γ - сумма мольных констант взаимодействия
атомных группировок, вхо­дящих
в элементарное звено;
М0 - молекулярная масса мономерного звена.

Оценка совместимости полимеров
По методике Аскадского
Ei- вклад каждого атома и типа межмолекулярного
взаимодействия
ΔVi = 13,1 Å3
Связан с 2 алифатическими атомами С и 2 атомами Н

Оценка совместимости полимеров

Оценка совместимости полимеров
ΔG< 0, термодинамические требования к самопроизвольному протеканию процесса.
Формирование полимерной смеси относится к таким процессам.
V – общий мольный объем смеси, ra, rb – число сегментов полимеров, ri = Vi/Vc (где Vi – молярный объем компонента) ; φa, φb – объемные доли полимеров.
δа, δв – параметры растворимости полимеров,
Vc – объем одного повторяющего сегмента полимера),
R- универсальная газовая постоянная, Т – температура.

Учёт влияния вязкости расплавов полимеров
при смешении.

Учёт влияния вязкости расплавов полимеров
при смешении.

Оценка совместимости полимеров
Композиции СКЭПТ – ПА (1), СКН – ПА (2),
СКИ – ПА (3), СКМС – ПА (4)
1 – Viton+ПА, 2 – СКН+ПА, 3 – СКЭПТ+ПА,
4 – СКИ+ПА, 5 – СКМС+ПА

Совместное сшивание (совулканизация) полимеров.

Совместное сшивание (совулканизация) полимеров.

Совместное сшивание (совулканизация) полимеров.
Зависимость параметра Мс (1,3) и условной прочности σ (2,4) композиций на основе
ПЭВД-СКЭПТ (1,2) и ПЭВД-ХСПЭ (3,4) от содержания ПЭВД:

Содержание пероксидных вулканизующих систем 50 % (0,5)
Отличная
текучесть
материалов
Хорошая
способность
к набуха-
нию
Высокая
прочность
Хорошая
способность
к набуханию
Содержание серных вулканизующих систем 75 % (0,75)

СЭМ фотографии композиций ПП/СКЭПТ 80/20 вулканизованных резольной смолой: а- несшитая смесь, b- 0,7; c- 0.9; d – 0.96;
e – g - 1
СЭМ фотографии композиций ПП/СКЭПТ 80/20 вулканизованных резольной смолой: 0.89; время вулканизации 3; 8; 28 и 45 мин
Совместное сшивание (совулканизация) полимеров.

СЭМ фотографии композиций ПП/СКЭПТ 30/70 (a-b) полученных в смесители и (c-d) в экструдере.
Совместное сшивание (совулканизация) полимеров.

Совместное сшивание (совулканизация) полимеров.
СЭМ фотографии композиций ПП/СКЭПТ 50/50 (a-b) 30/70 не вулканизованных (a-b), вулканизованных в режиме реакционного смешения (c), вулканизованных в режиме реакционного смешения и содержащих пластификатор.

Формирование благоприятных условий на границе раздела фаз полимеров
Формирование слоя сегментальной растворимости.
Регулирование адгезионных взаимодействий (кислотно-основных параметров)
на границе раздела полимерных фаз

Использование компатибилизирующих добавок.

Использование компатибилизирующих добавок.
Компатибилизатор
Присутствует.
Совмещение есть
Компатибилизатор
отсутствует.
Совмещения нет

Реализация эффекта сокристаллизации.
Плавление термопласта в смесительной камере.
Интенсивное перемешивание эмульсии двух расплавов.
Формирование оригинальных фаз и совместных (межфазных) областей.
Охлаждение композиции.
Кристаллизация фазы термопласта
Кристаллизация термопласта в среде эластомера
Формирование суспензии в совместных (межфазных) областях.

Рентгенограммы термопластичных эластомеров

Структурные параметры термопластичных эластомеров на основе полиэтилен / СКЭПТ

К чему же мы пришли?
Термопластичные эластомеры и вулканизаты являются многофазными системами.
Кроме фаз каждого из полимеров, эти материалы включают совмещенные фазы.
Свойства совмещенных фаз отличаются от аддитивных.
Совмещенные фазы могут быть рассмотрены как компатибилизаторы для фаз полимеров.
Организация совмещенных фаз с различными термодинамическими, физическими и физико-химическими характеристиками определяет эксплуатационные показатели композиций.
Волгоградский Государственный Технический Университет (ВолгГТУ)