Разработка и исследование динамических термоэластопластов на основе полиолефинов и их хлорированных производных

С.А. Сафронов, Я.В. Зарудний, Е.В. Чепурнова, А.Д. Рожнова
Волгоградский государственный технический университет,
г. Волгоград


В последнее время все более возрастает интерес к разработкам и исследованию термоэластопластов полученных методом динамического смешения (ДТЭП). Преимуществом ТЭП является их способность к многократной переработки и отсутствие вулканизации при выпуске готового изделия, что позволяет избавится от наиболее энергоемкой, экологически «грязной», стадии в производстве и утилизации резинотехнических изделий. Важной особенностью ТЭП является их способность перерабатываться высокопроизводительными методами, характерными для термопластичных полимеров. Использование различных полимерных матриц для получения ДТЭП расширяет область их применения. Применение хлорированных производных полиолефинов в качестве эластомерной составляющей позволит получать ДТЭП с заданными эксплуатационными свойствами [1].

Цель работы заключалась в разработке ДТЭП на основе хлорсульфированного полиэтилена и полиэтилена высокого давления (ПЭВД), с использованием отечественного сырья, и исследование их свойств.

ДТЭП изготавливались на высокоскоростном резиносмесители типа Брабендер при температуре выше температуры плавления термопластичной составляющий. Содержание термопласта и эластомера в композиции варьировалось в интервале от 20 до 80 масс. %. Полученные материалы перерабатывались методом литья под давлением.

Деформационно-прочностные показатели определяли в соответствии с методиками, представленными в ГОСТ 270-75 и ГОСТ 263-75.

Таблица 1.

Деформационно-прочностные характеристики композиций

Композиция

Условная прочность при разрыве, МПа

Относительное удлинение при разрыве, %

Твердость по Шору А, усл. ед.

ПЭ/ХСПЭ (80/20)

14,18

146

96

ПЭ/ХСПЭ (70/30)

12,33

202

95

ПЭ/ХСПЭ (60/40)

10,23

218

95

ПЭ/ХСПЭ (50/50)

8,69

226

94

ПЭ/ХСПЭ (40/60)

7,42

242

92

ПЭ/ХСПЭ (30/70)

7,40

246

88

ПЭ/ХСПЭ (20/80)

6,69

260

84

ПЭВД 10803-020

13,57

140

96

В таблице 1 представлены деформационно-прочностные показатели полученных композиций. Из таблицы 1 видно, что композиции, полученные при различных соотношениях полимеров, характеризуются высокими деформационно-прочностными показателями и могут быть использованы в качестве альтернативы эластомерным композициям в соответствующих условиях эксплуатации. Увеличение содержания полиолефина в композиции приводит к росту прочности, твердости и снижению относительного удлинения. При этом значение прочности, для ряда композиций (ПЭ/ХСПЭ 80/20; 70/30; 60/40) близка к значениям характерным для полиолефина.

Зависимость показателя текучести расплава от содержания ХСПЭ в композиции

Способность композиции к переработке литьевыми методами определяется их реологическим поведением. Критерием реологического поведения ДТЭП был выбран показатель текучести расплава (ПТР). На рис. 1 представлена зависимость ПТР от содержания ХСПЭ. Как видно из рисунка, исследуемые материалы вполне могут быть переработаны литьевыми методами, так как значения ПТР для них соответствует уровню термопластичных полимеров [2]. Характер течения композиций соответствует неньютоновским жидкостям, что хорошо согласуется с типичным поведением ДТЭП [1]. При этом у композиций наблюдается появление аномалии вязкости в интервале содержания ХСПЭ от 40 до 60 масс. %, при высоких сдвиговых нагрузках.

Устойчивость к действию агрессивных сред определяли по методикам, представленным в ГОСТе 9.030-74 и ASTM D 471. Классификация агресивостойкости полимерных материалов проводилась по величине степени набухания (в %) после выдержки в агрессивной среде. Класс агресивостойкости присваивался в соответствии с нормами стандартов ASTM D 2000, D 471.

В таблице 2 приведена степень набухания и класс композиций к устойчивости к действию агрессивных сред. При этом класс «К» является наиболее высоким, а класс «А» наиболее низким.

Как видно из приведенных данных разработанные материалы обладают устойчивость к действию концентрированных кислот и щелочей, масло- бензостойкостью, а также ряд композиций устойчив к ароматическим и хлорированным углеводородам.


Таблица 2.

Степень набухания ДТЭП в агрессивных средах

Среда

Состав

композиции

Азотная к-та

Едкий натр

Масло

Бензин

ЧХУ

о-ксилол

Степень набухания, %/ класс агресивостойкости

ПЭВД/ХСПЭ (80/20)

0,48

0,24

36,79

18,42

42,13

29,01

K

K

G

H

F

G

ПЭВД/ХСПЭ (70/30)

0,8

0,8

31,87

20,6

52,68

40,12

K

K

G

G

F

G

ПЭВД/ХСПЭ (60/40)

0,96

0,39

36,82

26,27

61,46

42,46

K

K

G

G

E

F

ПЭВД/ХСПЭ (50/50)

1,32

1,71

36,94

30,18

64,22

54,09

K

K

G

G

E

F

ПЭВД/ХСПЭ (40/60)

1,75

1,52

37,3

42,24

104,38

76,02

K

K

G

F

B

D

ПЭВД/ХСПЭ (30/70)

1,95

1,12

31,32

53,05

188,18

92,15

K

K

G

F

-

A

ПЭВД/ХСПЭ (20/80)

4,26

0,76

31,24

62,52

580,76

146,77

K

K

G

E

-

-

Таким образом, в результате приведенных исследований получены динамические термоэластопласты на основе полиолефинов и их хлорированных производных. Изучена устойчивость полученных материалов к действию химических и физических агрессивных сред. Установлены высокие технологические и эксплуатационных характеристики разработанных материалов.

Список литературы

1. Пол Д.Р., Банкел К.Б. Полимерные смеси. СПб.: Научные основы и технологии, 2009.- 606 с.

2. Заикин А.Е.// Вестник Казанского технологического университета. 2008. №5. с. 119 – 123. 


Назад к списку