Полярный каучук с неполярным термопластом

16.08.2015

1. АБК с ПП. ТПВ на основе АБК (акрилонитрил-бутадиеновый каучук) в качестве эластомера и ПП в качестве термопласта должен иметь идеальное сочетание эластомерных свойств и стойкости к растворителям. Однако эти ТПВ трудно формовать; проблема заключается прежде всего в том, что трудно в процессе динамической вулканизации достичь достаточно малого размера частиц для формирования хорошего ТПВ. Поэтому приготовление ТПВ из неродственных полимеров АБК и ПП требует использования компатибилизатора, чтобы улучшить межфазную адгезию между двумя фазами, снижая различие поверхностных энергий и образуя тонкую дисперсию перед вулканизацией. Вторичным эффектом применения компатибилизатора является взаимодействие между фазами, которое ведет к увеличению прочности на разрыв ТПВ. Функция компатибилизатора состоит в создании большей, но не полной, термодинамической совместимости между двумя полимерами.
Полярный каучук с неполярным термопластом

Имеется две возможности создания компатибилизации АБК с ПП: 1) использование блок-сополимера; 2) формирование прививок полимер-полимер между АБК и ПП. Компатибилизация находит отражение в улучшении физических свойств композиции, связанном с изменениями морфологии (рис. 35.16) и поверхностей разрушения. Кроме того, ПП можно функционализировать фенолальдегидной смолой. Эта функциональная группа может вступать в реакцию с АБК, создавая прививку полимер-полимер:
Полярный каучук с неполярным термопластом

Фенольная модификации ПП улучшает свойства конечной смеси (состав 2 в табл. 35.12). Эти свойства усиливаются динамической вулканизацией АБК к ТПВ (состав 3 в табл. 35.12). ПП, модифицированный малеиновым ангидридом, может быть использован для осуществления реакции с АБК с аминными концевыми группами (ATBN) для создания блок-сополимера. Такой блок-сополимер может быть приготовлен заранее или in situ в процессе смешения. Полученное улучшение иллюстрируется данными табл. 35.13, из которых следует, что 10% ПП было замещено ПП, модифицированным малеиновым ангидридом, и что процент АБК с аминными концевыми группами последовательно увеличивался. Свойства, связанные с растяжением, улучшались с увеличением количества присутствующего A TBN. Можно видеть, что всего лишь 0,08 частей A TBN вызывали значительное улучшение (Состав 3).
Полярный каучук с неполярным термопластом
Полярный каучук с неполярным термопластом

Компатибилизация ПП и АБК для образования сплавов с улучшенными свойствами является особым случаем создания ТПВ, свойства которых превосходят свойства ТПВ ЭПДМ-ПП. ТПВ АБК-ПП имеет намного меньшее набухание при экспозиции жидкостям на основе углеводородов. В табл. 35.14 сравниваются стойкости обоих ТПВ (твердость 80 по Шору А) к действию различных жидкостей. В неполярных углеводородах ТПВ ЭПДМ сохраняет свои прочностные свойства достаточно хорошо; однако их набухание гораздо выше, чем ТПВ АБК. Это логичный результат более высокой полярности АБК по сравнению с каучуком ЭПДМ.
Физические свойства сплавов АБК-ПП, в целом, сравнимы со свойствами сплавов ЭПДМ-ПП такой же твердости. Деформационные свойства, как на растяжение, так и на сжатие, фактически, одинаковые. Сплавы АБК-ПП имеют низкую остаточную деформацию при сжатии, сравнимую с таковой для сплавов ЭПДМ-ПП, и они пригодны для применения в качестве уплотнителей в углеводородной среде, тогда как сплавы ЭПДМ-ПП для этого не подходят. Рабочий температурный диапазон сплавов АБК-ПП слегка уже, чем ТПВ ЭПДМ-ПП. Низкотемпературный предел лежит в области -40 °C для АБК-ПП по сравнению с -60 °C для ЭПДМ-ПП, благодаря более высокой температуре стеклования АБК. Верхний температурный предел у АБК-ПП немного (на 5-15 °С) ниже, чем у ЭПДМ-ПП. Причиной этого является тот факт, что верхний температурный предел определяется окислением на воздухе: АБК имеет олефиновые непределыюсти в основной цепи, которые делают его менее стойким к воздушному окислению, чем не имеющего таких групп ЭПДМ. ТПВ АБК-ПП выпускается фирмой Advanced Elastomer Systems L.P. под торговым названием «Термопластичный каучук Geolast».
2. Акрилатный каучук с ПП. Акрилатный каучук, используемый в ТПВ этого типа, состоит, конкретно, из этилена, метакрилата и мономера с карбоксильной боковой группой. Этот акрилатный каучук обычно носит название Vamac, и он может быть сшит многоосновными аминами. Этот особый акрилатный каучук интересен своими свойствами при низких температурах и отличной теплостойкостью. Смесь 50:50 Vamac и полипропилена была динамически вулканизована с 4,4-метилендианилином (МДА) и 4,4-метилен-бис(циклогексиламин)карбонатом. Чтобы осуществлить компатибилизацию, часть ПП была пропорционально замещена малеинизированным ПП. Результаты показаны на рис. 35.17. Оптимальные свойства на растяжение достигались при добавлении менее 5 %вес. компатибилизатора. Добавление дополнительного малеинизированного ПП вызывало существенное ухудшение свойств ввиду действия двух факторов: замены высокомолекулярного полипропилена на малеинизированный ПП с более низким молекулярным весом и усиления конкурирующей реакции между диаминами с карбоксильной функциональной группой Vamac и функциональной группой сукцинового ангидрида малеинизированного ПП. Кроме того, образование первичных химических связей между двумя фазами могла вести к морфологии взаимопроникающих сеток, результатом которой, как можно ожидать, является ухудшение переработки термопласта после динамической вулканизации.
Полярный каучук с неполярным термопластом