Химия и физика полимеров - Тугов И.И.
ISBN 5—7245—0243—7
Скачать (прямая ссылка):
Кристаллические полимеры совместимы, если они изоморфны и способны кристаллизоваться в одной кристаллической решетке; при этом их структурные параметры не должны различаться более чем на 0,02—0,03 нм.
Вследствие ничтожной взаиморастворимости большинство полимеров при совмещении образуют гетерофазные системы. Число фаз в этих системах определяется числом полимерных компонентов. Наиболее часто используют двух- или трехфазные смеси. К ним относятся смеси цис- и трд«с-лолинзопренов, поли-метилакрилата и полиэтилакрилата, линейного и разветвленного полиэтиленов и др.
В зависимости от соотношения полимеров в смеси и режимов ее приготовления каждый полимер может быть как дисперсной фазой, так и дисперсионной средой. Как и во всякой коллоидной системе, при изменении соотношения компонентов происходит обращение фаз. При добавлении небольшого количества одного полимера к другому образуется дисперсия его в матрице второго полимера. При увеличении концентрации дисперсной фазы до 30—70% она образует матрицу (дисперсионную среду), а исходный компонент становится непрерывной фазой. Обращение фаз в смесях полимеров возможно при изменении не только соотношения компонентов, но и условий перемешивания. Природа непрерывной фазы определяет комплекс физико-механических и химических свойств смесей.
Свойства двух- и многофазных полимерных смесей определяются не только их составом, но и способом изготовления, режимом переработки, физическим состоянием полимеров в момент смешения. Наивысшая степень диспергирования одних полимеров в других достигается при их смешении в виде латексов, дисперсий с последующей коагуляцией или при смешении расплавов одинаковой вязкости. В случае аморфных полимеров степень дисперсности тем больше, чем ближе химическое строение и ниже молекулярная масса смешиваемых полимеров. Вследствие гигантских размеров макромолекул и надмолеку-
424
лярных структур и высокой вязкости подобные системы крайне медленно расслаиваются, их структура и свойства практически не изменяются в процессе эксплуатации изделий. Стабильность многофазных полимерных систем еще более возрастает в случае сегментальной растворимости и образования переходных слоев на поверхности раздела фаз.
Двух- и многофазные полимерные смеси характеризуются высокими показателями механических свойств. Например, долговечность многих смесей при многократной деформации в десятки раз выше долговечности исходных полимеров; модуль упругости резин резко возрастает при введении в них 20—*30% пластмасс; введение 5—10% каучука в пластмассы значительно улучшает их механические свойства (ударопрочный полистирол). Основную роль в улучшении механических свойств подобных смесей играет межфазный переходной слой, препятствующий концентрации напряжений в какой-либо одной точке системы, т. е. способствующий распределению напряжения по всему объему.
6.2.5. Наполненные полимеры
Для того чтобы придать полимерным материалам необходимые технологические и эксплуатационные свойства, в них часто вводят наполнители. Они равномерно распределяются в объеме полимерной матрицы и образуется система, в которой полимер является дисперсионной средой, а частицы наполнителя — дисперсной фазой.
Благодаря высокоразвитой поверхности дисперсной фазы в ней протекают все специфические физико-химические процессы, характерные для коллоидных систем. Особенно большое значение наполнение имеет при получении резин на основе некристаллизую щихся каучуков, характеризующихся низким • уровнем межмолекулярного взаимодействия, а также композиций на основе термореактивных полимеров, при отверждении которых наблюдается значительная усадка.
Свойства наполненных полимерных композиций во многом определяются степенью дисперсности наполнителя, взаимодействием на поверхности раздела фаз и т. д. Как правило, чем выше степень дисперсности, сильнее межмолекулярное взаимодействие на поверхности контакта, тем эффективнее воздействие наполнителя на свойства полимера. В качестве наполнителей в зависимости от назначения готовых изделий применяют газообразные, жидкие, твердые порошкообразные и волокнистые вещества.
Газообразные наполнители используют в производстве легких пористых изделий с изолированными или сообщающимися
425
порами: пенопластов, пористых ионообменных смол, резиновых губок и т. п. Жидкие наполнители применяют при получении твердых пористых материалов из жидких эмульсий.
Наиболее часто применяют твердые порошкообразные и волокнистые наполнители, обеспечивающие повышение прочности, модуля, температур плавления, необходимую электропроводность, снижение степени набухания и растворимости. Кроме того, наполнители снижают расход полимеров и себестоимость изделий. Применение волокнистых наполнителей позволяет изменять свойства изделий в заданном направлении^ Такие изделия называются армированными. / / ^ ,с.
Наибольшее значение в промышленности имеют органические волокнистые и порошкообразные наполнители (древесная мука, целлюлоза, натуральные и синтетические волокна), углеродные (графит, кокс, технический углерод), металлы и их оксиды, силикаты и т. д.
