Аморфные смеси

15.08.2015

Взаиморастворимые смеси

Парные смеси из гомополимеров с полной термодинамической совместимостью во всей области составов встречаются редко. Единственным исключением является система полифениленоксида с полистиролом (ПФО-ПС). На рис. 29.1 представлен график динамического механического поведения промышленной системы ПФО-ПС, первоначально дополненной компонентом ПС, при скорости увеличения температуры 2 °С/мин, чтобы смоделировать условия ТДД. Если провести горизонтальную линию на высоте приблизительно 8,9 по оси log E' (Па) (отвечающую ТДД при высокой нагрузке), то пересечение с кривой E' будет отвечать температуре допустимой деформации, считываемой непосредственно на оси х. В этом случае ТДД равно примерно 134 °С, что соответствует величине, полученной в тесте ASTM на теплостойкость. Как видно на рис. 29.1, это температура стеклования смеси которая определяет температуру допустимой деформации.
На рис. 29.2 эта концепция видна лучше на схематическом представлении ситуации, показанной на рис. 29.1. Поскольку полностью взаиморастворимая смесевая система, такая как полифениленоксид-полистирол (ПФО-ПС) может быть приготовлена с температурой стеклования между Tg ПС (около 100 °С) и Tg ПФО (около 210 °С), можно ожидать, что ТДД для этого диапазона составов будет лежать в области от чуть ниже 100 °C до чуть ниже 200 °С. Фактически, это свойство является ключевым дифференцирующим фактором, который определяет применения для смесей ПФО-ПС промышленных составов. Легко видеть на рис. 29.2, что повышение Tg взаиморастворимой смеси влечет рост ТДД.
Смеси, наполненные волокнами

На рис. 29.3 приведен пример точно такой же базовой полимерной системы, что на рис. 29.1, но с присутствием в составе стеклянных волокон в качестве усиливающего элемента. Температура стеклования смеси близка к таковой для материала показанного на рис. 29.1, то есть слегка выше 134 °С. Главный козырь этого состава — упрочняющий эффект от наполнителя. Стеклянные волокна применяют для повышения динамического модуля упругости F при низких температурах.
Аморфные смеси

Схематическое представление влияния наполнителей на поведение модуля в зависимости от температуры для взаиморастворимых смесей представлено на рис. 29.4. Обычно ненаполненные полимеры и смеси оцениваются при низкой нагрузке (напряжение наружного волокна = 0,45 МПа или 66 фунт/кв. дюйм). Наполненные системы оцениваются при высокой нагрузке (напряжение наружного волокна = 1,8 МПа или 264 фунт/кв. дюйм). Это дает возможность большей дифференциации наполненных систем, которые имеют по своей природе более высокий модуль, чем их ненаполненные аналоги. Как видно на рис. 29.4, испытание при высокой нагрузке более избирательно при сравнении наполненной системы и не-наполненной базовой системы. Загрузка наполнителя, тип наполнителя, модуль полимера и температура стеклования полимера — все это влияет на ТДД. Выделим главным пункт: при увеличении ТДД взаиморастворимой смесевой системы можно получить гораздо больший выигрыш от значительного увеличения температуры стеклования одного или нескольких компонентов, чем от добавления наполнителя.
Аморфные смеси

Частично взаиморастворимые смеси

Частично взаиморастворимые парные смеси проявляют две различимые температуры стеклования. Однако две Tg могут сдвигаться навстречу друг другу, и этот сдвиг обусловлен количеством каждой фазы, растворенной в другой фазе, или перераспределением олигомеров или модифицирующих добавок. Если говорить о модуле и температуре, то существует несколько возможностей.
Например, рассмотрим случай смесей ПК-АБС. Фаза САН в полимере АБС имеет Tg около 110 0C, тогда как ПК имеет Tg около 145 °С. В смесевых составах Г САН смещена в сторону повышения, тогда как Tg ПК снижена. На рис. 29.5 представлена смесь ПК-АБС, в которой ПК (компонент 2) является главным компонентом, так что Г ПК контролирует ТДД. Среди причин, по которым смешивают ПК и АБС, следует назвать их исключительную низкотемпературную ударную вязкость (взаимно усиливающее действие), низкую вязкость расплава для отливки тонких стенок с большим сдвигом (свойство САН) и высокотемпературную стойкость (свойство ПК). Если количество ПК в составе недостаточно высокое, то ПК не будет давать усиления, и ТДД смеси будет определяться Tg САН. Другими словами, ТДД, отвечающее порогу модуля, показанному горизонтальной линией на рис. 29.5, будет пересекать кривую зависимости модуля от температуры в точке Tg САН.
Аморфные смеси