CC BY
71
УДК 678.5.066
СВОЙСТВА КОМПОЗИЦИЙ НА ОСНОВЕ СМЕСЕЙ ЭЛАСТОМЕРОВ И ПОЛИМЕРОВ С ФУНКЦИОНАЛЬНЫМИ ГРУППАМИ
Д.С.Мамед Гасан-заде, Т.А.Мамедова
Азербайджанская Государственная Нефтяная Академия AZ1010 Баку, пр. Азадлыг, 20; e-mail: [email protected]
В статье обсуждаются вопросы получения композиций на основе смесей эластомеров и полимеров с функциональными группами. Обсуждаются особенности взаимного влияния состава и структуры каучуков на физико-механические и эксплуатационные свойства эластомеров.
Ключевые слова: полимер, эластомер, композиционные материалы
Невозможно найти такую сферу, в которой не применялись бы полимерные материалы. В ходе проведения многочисленных научно-исследовательских работ установлено, что ввод низкомолекулярных межфазовых добавок в смесь из взаимно несмешивающихся полимеров способствует не только улучшению их смешиваемости, но и обеспечивает получение композиций с различными физико-механическими свойствами [1-2]. Так, ввод низкомолекулярных межфазовых добавок позволяет на основе различных полимерных смесей получать композиции, характеризующиеся высокими механо- и теплостойкостью, что является толчком к развитию полимерных технологий.
Для получения гомогенных полимерных смесей необходимо смешивать полимеры с одинаковыми вязкостью и скоростью вулканизации. Смесь СКЭП и СКЭПТ с бутиловым и хлорбутиловым каучуками соответствует этим требованиям. Вулканизация композиций на основе этих смесей, в соответствие с уровнем ненасыщенности полимеров, происходит с одинаковой скоростью. Хлорполимеры оказывают различное влияние на свойства композиций на основе бутилового каучука и этиленпропиле-новых сополимеров. С использованием смеси БК-СКЭПТ, МГФ-9 и модифицирующих добавок (ПВХ, XПЭ, XКПЭ и XI111) были получены диафрагмы вулканизации шин. Эти композиции характеризуются высокими показателями прочности к многократным удлинениям, сопротивля-
емости к разрыву и тепловому воздействию [3]. Подобные смешанные композиции, содержащие до 15-30% масс. этиленпропиле-новых сополимеров, широко используются в шинной промышленности. В процессе промышленного производства диафрагм вулканизаторов шин было предложено взамен полихлоропрена использовать композиции на основе БК: СКЭПТ (80:20), содержащих 0.45% ПВХ и 2.5% масс. MГФ-9 и обладающих улучшенными эксплуатационными свойствами. Диафрагмы, полученные для этих композиций, характеризуются на 30-35% более длительным периодом эксплуатации, чем полученные на основе БК с добавкой полихлоропрена [4-5].
Значительная разница показателей растворимости высоко ненасыщенных и насыщенных полимеров, большое поверхностное натяжение на межфазной границе и слабая адгезия - все эти факторы не позволяют на основе данных полимеров получать композиции с улучшенными физико-механическими свойствами. Ввод в состав этих смесей модифицирующих полимеров, содержащих функциональные группы, приводит к значительному изменению их фазовых поверхностных свойств, улучшению межфазовой адгезии и свойств [6].
При добавлении привитого этиленпро-пиленового сополимера, содержащего 515% масс. металакриловой кислоты и акри-ламида, к композиции на основе смеси БСК-СКЭПТ, первые, обладая полярной группой, вступают в химическое взаимодействие с одним из полимеров смеси,
обеспечивая тем самым связывание фаз. Роль модифицирующего полимера в смеси сводится к образованию диффузионного слоя и укреплению межфазовой связи. Исследовательские работы, проводимые в данном направлении, позволили на основе эластомеров с высоконенасыщенным строением и насыщенным бутиловым каучуком, этиленпропиленовым сополимером, а также хлорированных полимерных смесей создать большое количество бинарных и трехфазовых композиций. За счет разницы химического строения, степени полярности, количества активированных функциональных групп, ПВХ, ХПЭ, ХКПЭ, XI111, ХСПЭи ХБК оказывают различное влияние на образование диффузионного межфазового слоя и свойства смесей СКЭПТ, СКН, СКИ и БК с эластомерами, которые характеризуются различной вул-канизационной активностью. Хлорированные полимеры в эластомерной смеси играют роль активатора реакции сшивания обеих фаз, т.к. деструкция хлорированных полимерных смесей при их переработке и вулканизации становится причиной образования макрорадикалов этих полимеров. Взаимодействие этих макрорадикалов и полимерных макромолекул приводит к ускорению их сшивания [4-5,7-8]. В полимерных смесях ограниченное содержание полимеров с функциональными груп-
пами объясняется трудностью диспергирования сильно полярных полимеров в системе. Эти полимеры скапливаются на границе раздела фаз смеси и усиливают силу межфазового взаимодействия. Свойства бинарных смесей зависят от свойств исходных полимеров, а также молекулярной массы и
вязкости полимерных добавок. Средняя молекулярная масса полимерной добавки с функциональной группой значительно меньше молекулярной массы этиленпропи-ленового сополимера, однако сильная межмолекулярная связь в полимерах с функциональными группами определяет вязкость течения, энергию активации и реологические свойства входящих в их состав полимеров [9-10]. Пластификаторы являются причиной диспергирования полимеров с функциональными группами, взаимного растворения полимеров в полимерных смесях и улучшения реологических и физико-механических свойств композиций на о снове смесей.
В бинарных полимерных смесях с низким содержанием полимеров с функциональными группами увеличение взаимных межфазовых связей было подтверждено различными физико-механическими методами [11]. Ввод высокомодульного полимера с функциональной группой в состав эластомерных смесей становится причиной эффекта взаимного усиления полимерных фаз. Наиболее прогрессивным методом модифицирования полимерных смесей является ввод полимеров с функциональной группой в условиях переработки. Использование этого традиционного технологического метода позволяет добиться высокой эффективности.
Т.о несмотря на сложную взаимосвязь состава, структуры и эксплуатационных характеристик композиционных материалов, всестороннее изучение их способствует значительному расширению сфер их применения.
ЛИТЕРАТУРА
1.Полимерные смеси. В 2-х томах: Систематика. Функциональные свойства / под ред. Д. Р. Пола, К. Б. Бакнелла; пер. с англ. под ред. В. Н. Кулезнева. -СПб.: Научные основы и технологии, 2009, 618 с., 606 с. (Polimernye smesi. V 2-h tomah: Sistematika. Funkcional'nye svojstva / pod red. D. R. Pola, K. B. Baknella; per. s angl. pod red. V. N. Kulezneva. -SPb.: Nauchnye osnovy i tehnologii, 2009, 618 s.,
606 8.).
2.Михайлин Ю.А. Специальные полимерные композиционные материалы М.:Изд-во Научные основы и технологии. 2009, 660 с. (ЫгЪа.]1т Л.Л. БреыаЫуе роИтегпуе котро21-сюппуе materialy М. : Izd-vo Ыаискпуе о8поуу 7 Гвкпо^и. 2009, 660 8.).
3.Билалов Я.М., Мовлаев И.Г. Термостабильность смесей СКЭПТ с хлор-
полимерами. // Пластические массы. 1988, №9, с.63-64.
(Bilalov Ja.M., Movlaev I.G. Termostabilnost sme-sej SKJePT s hlorpolimerami. // Plasticheskie massy. 1988. №9. S.63-64.).
4.Билалов Я.М., Мовлаев И.Г., Ибрагимов А.Д. Свойства каркасных резин на основе комбинации СКИ-3 и СКЭПТ-60, модифицированной хлорсодержащими полимерами. / Каучук и резина. 1986, №10, с.44-45. (Bilalov Ja.M., Movlaev I.G., Ibragimov A.D. Svojstva karkasnyh rezin na osnove kombinacii SKI-3 i SKJePT-60, modificirovannoj hlorsoderz-hashhimi polimerami. // Kauchuk i rezina. 1986. №10. s.44-45.).
5.Radovanovic B., Markovic G. Effect of silica on physical and mechanical properties and degradation of thecrosslinking blends of acrylonitrile butadiene rubber and chlorosulphonated polithylene rubber. // Voprosy himii i himicheskoj tehnologii. 2002, №3, с. 227-230.
6.Шихалиев К.С., Билалов Я.М., МамедГа-сан-заде Д. С. Исследование параметров растворимости в композициях на основе смесей полимеров. //Ученые записки АГ-НА. Баку, 1996, № 4, с.150.
(Shihaliev K.S., Bilalov Ja.M., MamedGasan-zade D.S. Issledovanie parametrov rastvorimosti v kompozicijah na osnove smesej polimerov. //Uchenye zapiski AGNA. Baku, 1996, № 4, s.150.).
7.Билалов Я.М., Мовлаев И.Г., Мамедов Ф.В., Ибрагимов А.Д. Свойства резин на основе изопренового каучука и хлорпо-лимеров. //Изв. ВУЗов, сер. «Химия и химическая технология». 1986, №3, с.121-124. (Bilalov Ja.M., Movlaev I.G., Mamedov F.V., Ibragimov A.D. Svojstva rezin na osnove izoprenovogo kauchuka i hlorpolimerov. //Izv. VUZov, ser. «Himija i himicheskaja tehnologija». 1986, №3, s.121-124.).
8.МамедГасан-заде Д. С. Полимерные ком-
позиции на основе модифицированных смесей полимеров. Az. Döv. ET "Olefin" institutu. Baki, 2000, s. 86. (MamedGasan-zade D.S. Polimernye kompozicii na osnove modificirovannyh smesej polimerov. Az. Döv. ET "Olefin " institutu. Baki, 2000, s. 86.). (Kahramanov N.T., Bunijat-zade A.A. Geterofaz-naja radikalnaja privitaja sopolimerizacija akrilo-nitrila s poliolefmami. V kn.: Tezisy dokladov Res-publikanskogo seminara molodyh uchenyh i specialis tov «Aktualnye problemy neftehimii», Ufa, 1982, s.138.).
9.Кахраманов Н.Т., Аббасов А.М., Алиев А.М. Исследование реологических свойств химически модифицированных композитных материалов на основе полиэтилена. // Механика композитных материалов. 1984, №4, с.707-712.
(Kahramanov N.T., Abbasov A.M., Aliev A.M. Issledovanie reologicheskih svojstv himicheski modificirovannyh kompozitnyh materialov na osnove polijetilena. // Mehanika kompozitnyh materialov. 1984, №4, s.707-712.).
10.Bilalov Y.M., Yusubov F.V., Mammad Hasan-zada D.S. Modifikasiya edilmi§ elastomer qari§iqlari asasinda kompo-zisiyalarin xassalarinin tadqiqi. Azarbaycan Kimya Jurnali, № 4, 2003, s. 38-41.
(Bilalov Y.M., Yusubov F. V., Mammad Hasan-zade D.S. Modifikasiya edilmi§ elastomer qarishiqlari esasinda kompozisiyalarin xasselerinin tedqiqi. // Azerbaycan Kimya Jurnali, № 4, 2003, s. 38-41.
11.Бабаев А.И. Модификация сополимера изобутилен-изопрен кислородсодержащими мономерами: Дис... канд. хим.наук. МХТИ им. Д.И. Менделеева, Москва-1979, 148 с.
(Babaev A.I. Modifikacija sopolimera izobutilen-izopren kislorodsoderzhashhimi monomerami: Dis. ... kand.him.nauk. MHTI im.D.I. Mendeleeva, Moskva. 1979, 148 s.).
ELASTOMERLdR Vd FUNKSIONAL QRUPLUPOLIMERLdR QARI^IQLARI SSASINDA KOMPOZiSiYALARINXASSSLBRt
D.S.Mdmmdd Hzszn-zadz, T.A.Mzmm3dova
Azarbaycan Dövlat Neft Akademiyasi AZ 1010 Baki,Azadliqpr., 20; e-mail: [email protected]
Maqalada elastomerlar va funksional qruplu polimerlar qari§iqlari asasinda kompozisiyalarin xassalari haqqinda malumat verilir. Elaca da kauguklarin tarkib va strukturunun onlarin fiziki-mexaniki va istismar xassalarina tasirinin xüsusiyyatlari müzakira olunur. Agar sözldr: polimer, elastomer, kompozision materiallar.
PROPERTIES OF COMPOSITIONS BASED ON MIXTURES OF ELASTOMERS AND POLYMERS WITH FUNCTIONAL GROUPS
D.S.Mamed Hasan-zadeh, T.A.Mammadova
Azerbaijan State Oil Academy, 20 Azadlig Ave., Baku AZ1010 , Azerbaijan Republic; e-mail: [email protected]
The article deals with preparation of compositions based on mixture of elastomers and polymers having functional groups. Features of mutual influence of composition and structure of rubbers on physical-mechanical and operational properties of elastomers have been examined. Keywords: polymer, elastomer, composition materials.
Поступила в редакцию 29.07.2014.
