Классификация методов модификации п/меров

Анализ тенденций развития фундаментальных работ и технологий получения новых полимерных и композиционных материалов, в том числе и наносистем, с улучшенным комплексом эксплуатационных показателей.

Анализ деятельности современной полимерной индустрии (пластмассы и эластомеры) показывает, что традиционные методы синтеза полимеров (полимеризация и поликонденсация) во многом исчерпали себя и вероятность появления полимеров с характеристиками существенно превосходящих достигнутый известный уровень значительно уменьшилось. Третье современное направление в области получения полимеров с качественно новыми показателями – модификация. Модификация – это видоизменение, преобразование и появление новыз свойств. Под модификацией понимается направленное воздействие (химич., физич., мех., или комбинир.), которое производится с целью изменения свойств эластомера и изделия на его основе в желаемом направлении.

Модификация:

- химическая

- физическая

- комбинированная.

Модификация полимерных материалов и изделий из них – это интенсивно развивающееся многоуровневое научное направление, основным объектом которого является трансформация структуры как объема эластомера, так и его поверхности, что позволяет на основе известных полимеров разрабатывать технологии получения материалов и изделий на их основе с комплексом улучшенных физико-химических и эксплуатационных свойств. Изменение структуры и хим. Строения эластомера при хим., физич. или комбинир. модиф-ции приводит к образ сложной специфич системы: образование новых связей, качественное изменение поверхности и т.д.

Комплекс необход свойств: механич прочность, стойкость к агрессив средам, электрич и адгезионные характеристики и др наилучшим образом может быть реализован оптим сочетанием свойств ингредиентов, составляющих эластомерную матрицу. Для целенаправленного формирования модифицированных слоев (объем и поверхность)устойчивых к внеш воздействиям совместимого с объемом полимера и придающего всему полимеру некоторые или комплекс физ-мех свойств, необходим глубокий анализ основных критериев и характеристик, что даст возможность осуществить эфектив выбор метода модификации. РТИ применгяются во всех отраслях промышленности, при этом они должны обладать повышенной работоспособностью в агрессив средах, в широком интервале т-р, давления, стойкостью к фрикционному износу, атмосферостойкостью и стойкостью к др факторам окр среды. Для обеспечения надежной работы рти в узлах машин и механизмов установлены научно обоснованные принципы подбора резин. Варьированием ингредиентами рез. смесей (вулк агентами, наполнителями, пластификаторами, противостар) не всегда удается решить многие технологич и технич задачи. В связи с этим для улучшения св-в резин и изделий на их основе в рецептуре эластомерных композиций стали применять активные в-ва, обладающие широким диапазоном воздействия на основные св-ва эластомеров, т е модификаторы.

В настоящее время мод-ция явл одним из наиболее доступных способов улучшения св-в резин и рти, т к позволяет получить объекты с заданными св-вами без существ изменения технологии их производства. Мод-ция резины рти по своей сущности направлена на решение след задач:

1) улучшение физ-хим и физ-мех характеристик

2) повышение надежности и долговечности изделия

3) совершенствование технологии изготовления рти

4) улучшение методов контроля качества материалов и изделий.

Методы модификации резины и рти позволяют обойтись без энергоемких производств новых полимеров, позволяют осуществить замену дорогих и энергоемких ингредиентов эластомерной композиции на более доступные и дешевые технологии. Однако при использовании методов модификации, особенно галогенирования, остро встает экологич проблема. В связи с этим на протяжении нескольких десятилетий наряду с химической эффективно развиваются методы физической модификации (нанесение покрытий в вакууме, воздействие высокочастотного тлеющего разряда, плазменно-химич обработка поверхности, ионно-асистированное нанесение покрытия и т д). Однако при своей экономичности и экологичности физ методы имеют и недостатки, и в 1-ю очередь это адгезионное взаимодействие на границе раздела поверхность рти – покрытие и др факторы.

Ктоме того в последние 10-20 лет эффективно развиваются так называемые нанотехнологии, что подразумевает под собой введение в полимерную матрицу наночастиц содержанием до 1% масс с удельной активностью поверхности по азоту 150-800 м²/г. Однако существуют определенные проблемы в эффективном распределении столь малых количеств наноматериала в объеме эластомерной матрицы.

Вместе с тем значительный научный интерес представляет создание гетерогенных поверхностных макроструктур и молекулярных образований (наноструктур) на основе известных полимеров, что позволяет реализовать высокие поверхностные характеристики и «модифицированную» молекулярную структуру.

Классификация методов модификации п/меров

Модив-ия п/меров представляет собой один из путей физ-хим.превращений в высокомол-ых соединений. При этом модиф-ия рассматр-ся как стадия получения новых п/меров. В отличии от п/конденсации и п/меризации модификация – это получение какихто веществ и соединений в процессе превращения п/меров.

В первые р-ия модиф-ии п/меров была осуществлена при получении нитроцеллюлозы, т.е. при воздействии азотной кислоты на целлюлозу, позднее р-ия подобного рода были реализованы на ряде природных п/меров с получением различных произв-ых – целлюлозы, крахмала, каучука, белков и т.д. В последующем р-ии модиф-ии стали подвергать и синтетич. п/меры, п/этилен, ПВХ, синт.каучуки и т.д. Это было связано с тем, что исходные п/меры по комплексу св-тв не всегда отвечают всем эксплуат-м требованиям. Так например введение в п/стирол карабоксильных групп придают кислотные св-ва, а аминогрупп – асновные св-ва, не ид-ое хим. строение и надмол-ая стр-ра обусловленная зачастую не оптимальным протеканием процесса синтеза оказывают негативное влияние на весь комплекс св-тв п/мера.

В частности двойные связи обладают высокой реакц-ой способностью являются центрами окисления деструкции или структур-ния макромолекул в процессе т-старения. В связи с этим весьма актуальным является направление разработки способов модиф-ии основанных на управлении дефектности стр-ры п/мера на стадии синтеза и при его переработке или др. словами позволяет регулир-ть св-ва п/мера.

В результате модиф-ии возможны достижения значительного эконом-го эффекта: 1) за счет удешевления п/мерной композиции; 2) за счет упращения технол-ии изготовления изделия из модиф-ых п/меров; 3) за счет возможности восстановления или изминения св-тв отработанных изделий.

Модиф-ия является универсальным методом позволяющим в широком диапазоне изменять физ-химю св-ва. Способы модиф-ии п/меров по методам воздействия подразделяют на хим-ие и физ-ие. Такое разделение условное, т.к. физ-хим процессы при модиф-ии всегда взаимосвязаны и взаимообусловлены. Стоит отметить что подобный подход такой классиф-ции указывает на обозначение первичных актов модиф-ии; по своей природе хим-ая модиф-ия является одновременно и физической, поэтому ее принято называть физ-хим-ой. В тоже время при применении физ-их методов воздействия (Т, облучения, нагрузка и т.д.) в п/мере происходит структурно физ и хим превращения. Все известные способы осуществления модиф-ии п/мерных материалов целесообразно классифиц-ть по следующим признакам: 1) по направленности влияния на св-ва: комплексное, термостабильное, адгезионное, электрические, морозостойкие, реалагические, внешний вид, погодастойкость, влагостойкость, технологические, огнестойкость, коррозионостойкость, антифрикционность, деформационно-прочностные, антибактериальные; 2)по характеру протекающих процессов: а) модификация физ-ая: структурообразование, наполнение, обработка плазмой, отжиг , пластификация; б) модиф-ия физ-хим-ая: функционализация, прививка, окисление, сшивка, рациацион облуч, хим. обраб. поверхности, УФ – облучение, взаимодеиствие с аномальными звеньями; 3) по глубине протекания: объемная, поверхностная, послойная; 4) по стадии осуществления: синтез, конфекционирование, переработка, готовое изделие; 5) по этапности проведения: одноэтапные, через активирование; 6) по стойкости: к биоразрушению, к УФ-облучению, к азонному обдучению, к радиационному, химическая, к загрязнению при переработке, к выпатеванмю добавок.

Класиф-ия способов модиф-ии п/меров.

Модиф-ию п/меров можно подразделить по стоимости проведения, причем большенство известных приемов относятся к односторонней модификации. Однако в ряде случаев целесообр. использ-ть многостр-ную модиф-ию. Модиф-ия п/меров может осущ-ться на разных стадиях синтеза, переработки и даже эксплуатации.

Также одним из направлении модиф-ии является использование механо-инициир-х реакций происходящих при переработке п/меров и эластомеров.

Известно, что механич-ие направления при переработке п/меров способствуют разрывам макром-л и образаванию радикалов, что будет способствовать обзав-ию новых связей при перер-ке п/мерного мат-ла. Модиф-ия на стадии готового изделия имеет большое примененин в последние годы из-за своей простоты, универсальности и экон-сти.

Модиф-ию можно класс-ть по направленности влияния на св-ва, которые можно изменять силективно и существенно широком диапазоне. Не смотря на множество способов модиф-ии п/меров в настоящее время не выделяют какой-либо универсальный метод, кот. обесп. бы компл-ое улучшение св-в п/меров.

Модиф-ия по глубине протекания м.б. разделена на объемную и поверхностную, при этом большинство методов относ. к объемной. Однако, для достижения опред. св-в за частую нет необходимости провед-ия модиф-ии всего объема, а достаточно возд-ия лишь на поверх-й слой.

Под хим-физ. модиф-ей целесообразно понимать направленное изменение стр-ры и св-в п/меров, обусловленное изменение макром-й стр-ры.

Физ. модиф-ия – направленное изменение физ-х (механич) св-в п/меров осуществляемое изменением их на молекул-й стр-ре, под влиянием различных физ-х возд-ий (изменение темпир-го, временного режима, изменение природы п/мера и т.д.).

Следует отметить, что при физ-й модиф-ии в отличие от хим-й строение макромолекул сохраняется.

Поиск по сайту: