Термины, связанные с цементом. Направленного изменения

Главная --> Справочник терминов

Направленного изменения Модификация полимеров — это направленное изменение свойств материалов, при котором им придается определенный комплекс физико-механических характеристик. Различают структурную и химическую модификацию.

Изучение химических реакций полимеров имеет в виду две важные, но различные цели: модификацию свойств известных и доступных природных или промышленных полимеров и стабилизацию свойств полимера, которые могут изменяться в нежелательную сторону в результате воздействия теплоты, света, воздуха и разных химических веществ, в контакте с которыми находится изделие из полимера. Так, например, защита от тепловых и окислительных воздействий позволяет резко удлинить сроки эксплуатации изделий из полимеров. Совершенно очевидно, что задачи модификации и стабилизации полимеров могут тесно переплетаться, так как в результате модификации могут быть получены более стабильные полимеры. Таким образом, модификацией можно назвать изменение свойств полимеров для получения нового качества или устранения нежелательного качества полимера. Модификация может быть физической и химической. Для улучшения свойств полимеров при физической модификации используется направленное изменение их физической структуры (см. ч. 2), а при химической модификации — химические реакции по функциональным группам или активным центрам ,в макромолекулах. Однако во всех случаях модификация приводит к изменению не только химических, но и физических и механических свойств полимеров. Именно тесная связь этих свойств, как мы уже знаем, определяет ценные качества полимеров в природе, технике и быту.

Химическая модификация полипропилена, т. е. направленное изменение его физических, механических или химических свойств введением в макромолекулу новых функциональных групп, сшиванием или сополимеризацией, представляет большой интерес с научной и практической точки зрения.

Структурная модификация — это направленное изменение свойств (физических и механических) за счет преобразования надмолекулярной структуры под влиянием физических воздействий при сохранении химического строения макромолекулы. Возможность структурной модификации обусловлена тем, что надмолекулярная структура полимеров является подвижной системой: в зависимости от условий одна форма может переходить в другую. Даже для таких малоподвижных систем, как графит, вероятен переход графита в алмаз в присутствии катализаторов

Проведение химических реакций полимеров подразумевает направленное изменение их свойств. Это объемное понятие, которое включает как управляемое, так и самопроизвольное изменение свойств под действием внешних и внутренних факторов. За счет химических реакций полимеров удается создавать новые классы соединений, изменять свойства известных полимеров химической модификацией.

Предельные концентрации наполнителя в конкретных композиционных материалах определяются свойствами наполнителя и степенью взаимодействия его с матрицей жесткого ПВХ. Поэтому направленное изменение взаимодействия наполнителя с полимерной матрицей позволяет создавать композиционные материалы с определенным комплексом технологических и эксплуатационных свойств. Из множества известных способов изменения взаимодействия матрицы полимера с поверхностью наполнителя наиболее широко применяется модификация поверхности наполнителя за счет использования аппе-ротирующих добавок [25, 159], механохимической активизации наполнителей [26], нанесения полимерных покрытий, химически привитых к поверхности наполнителя [24]. Последний способ получил развитие в нашей стране как метод полимеризационного наполнения термопластов (норпласты) [25, 30, 71]. В норпластах при одинаковой природе полимера и полимерного покрытия на поверхности наполнителя достигается высокая адгезия матрицы полимера к наполнителю. В результате этого, как показано в [17, 20, 27, 31, 41], происходит улучшение технологических и некоторых физико-механических свойств. В частности, при наполнении изменяются реологические свойства расплавов полимеров, от которых в значительной мере зависит выбор способа переработки [42, 43]. Кривые течения наполненных композиций на основе жесткого ПВХ имеют характерный вид, когда течение ограничено снизу пределом текучести ттек, сверху - критическим напряжением ткр, при котором происходит срыв потока (рис. 7.8). Предел текучести и концентрация наполнителя, при которой он проявляется, зависят от взаимодействия наполнителя с матрицей жесткого ПВХ. Вероятно, с увеличением концентрации наполнителя или активации его поверхности ттек увеличивается, что выдвигает особые требования к технологии переработки. В частности, необходимо повышение температуры переработки, которое, однако, приводит к снижению допустимого времени пребывания наполненной композиции при

Рассмотрим соотношение (7.2), которое отражает связь между аппаратурным оформлением процесса (?L) и концентрацией внешней смазки (составом композиции), оказывающей основное влияние на величину VCK. В случае, когда (Преб^ *доп. направленное изменение (уменьшение) времени пребывания наиболее удобно осуществлять варьированием концентрации внешних смазок, так как при этом оказывается минимальное воздействие на комплекс физико-механических свойств материала. Такой подход базируется на выводе об определяющей роли скорости пристенного скольжения в оценке Перерабатываемое™ ПВХ композиций как одного из обобщающих параметров процесса, связывающего состав композиций с условиями Переработки.

Модификация полимеров. Большое практическое значение имеет модификация полимеров [36]—направленное изменение тех или иных свойств во время их синтеза или в результате дополнительной обработки готовых полимеров. При этом стремятся сохранить полезные качества, одновременно добавляя новые или устраняя нежелательные. Таким путем удается значительно расширить область применения существующих полимеров, что во многих случаях проще и дешевле, чем синтез новых мономеров и лолимеров.

Модификация полимеров. Большое практическое значение имеет модификация полимеров [36]—направленное изменение тех или иных свойств во время их синтеза или в результате дополнительной обработки готовых полимеров. При этом стремятся сохранить полезные качества, одновременно добавляя новые или устраняя нежелательные. Таким путем удается значительно расширить область применения существующих полимеров, что во многих случаях проще и дешевле, чем синтез новых мономеров и лолимеров. *

Задачей переработчика является направленное изменение рецептуры с целью получения оптимальных свойств готового продукта и вместе с тем оптимизация свойств отдельных компонентов в смеси. Для этого необходимо хорошее знание ассортимента исходных продуктов, чтобы иметь возможность правильно заменить компоненты рецептуры.

Целью модификации является направленное изменение свойств полиэфира в покрытии Для полимеров, применяемых для производства лакокрасочных материалов, большое значение имеют высокая растворимость в растворителях, способность образовывать сетчатые структуры в покрытии, по возможности при более низких температурах Такой эффект достигается достаточно успешно при модификации полиэфиров насыщенными жирными кислотами растительных масел

Химическая модификация полимеров методом хлорирования является важным промышленным способом направленного изменения их свойств и широко используется в настоящее время. При хлорировании могут быть получены продукты с разнообразными свойствами: огнестойкостью, газонепроницаемостью, свето-, тепло- и химической стойкостью, адгезией к поверхностям различной природы, хорошей вулканизуемостью. Эти •свойства зависят от состава, структуры, молекулярной массы полимера, метода и глубины хлорирования, а также от распределения атомов хлора в макроцепях.

Как можно видеть из приведенных схем реакций роста и обрыва цепи, образуются макромолекулы полимера разной молекулярной массы. Широкий разброс значений молекулярной массы для образца полимера обычно приводит к ухудшению его механических свойств. Поэтому при получении полимера стремятся регулировать его молекулярную массу, что можно осуществить путем направленного изменения скорости роста цепи.

Нетрудно представить себе всю важность детального^ исследования описанных процессов, протекающих в живых организмах. Уже теперь в ряде случаев удается путем изменения структуры ДНК изменять наследственную информацию в простейших организмах. Этот путь направленного изменения наследственных признаков растений и животных является основной задачей современной науки о наследственности — генетики.

Наряду с рассмотренными выше применяют и другие методы направленного изменения технически важных свойств полипропилена. В результате нитрования порошкообразного полимера или волокон азотной кислотой при 20—130°С [120—122] или двуокисью азота [121, 123—125] улучшается его способность окрашиваться основными и дисперсными красителями, а благодаря наличию функциональных групп —ООН и —ONO к полипропилену можно прививать различные мономеры. С этой же целью полипропилен нитрозируют NOC1 при облучении ультрафиолетовым светом [126], обрабатывают газообразным или жидким фосгеном в серной кислоте или циклогексане [127, 128], сульфируют [82, 85, 104, 106] или сульфокисляют при действии радиационного облучения [95]. После обработки поверхности сульфированной полипропиленовой пленки водным раствором поливинилового спирта она становится непроницаемой для масел и паров органических растворителей [129]. Введение спиртовых групп в макромолекулу полипропилена достигается в результате окисления полипропилена и последующего восстановления гидроперекисных групп с помощью HI или триал-кнлалюминия [130]; при этом повышается стойкость к окислению и старению и появляется возможность окрашивания азокрасителями.

Из этого далеко не полного обзора типов и сортов полипропилена видно, что различия в свойствах между ними настолько значительны, что их нельзя не учитывать при применении полимера для конструкционных целей. Число новых сортов полипропилена будет непрерывно возрастать с развитием научных исследований по структуре макромолекулярных веществ, которые откроют широкие возможности для направленного изменения технически ценных свойств материала.

Способность ПЭВД, как и других полиолефинов в определенной мере взаимодействовать с различными соединениями используется на практике для направленного изменения свойств — химического модифицирования. Широко изучены процессы хлорирования, сульфохлорирования, фосфонирования, окисления с последующей прививкой различных функциональных групп и созданием привитых сополимеров. Большую роль играют процессы физико-химического модифицирования, сочетающие воздействие химических реагентов с воздействием УФ-излучения, ионизирующего излучения. Вопросы направленного изменения структуры и свойств ПЭВД и других полиолефинов подробно рассмотрены в монографии [154].

Широкое использование и высокие темпы роста производства полимеров обусловлены, в первую очередь, разнообразием и\ физичегких, химических и механических свойств. Для направленного изменения свойств, т. е для установления связи состав — структура — свойства необходимо владеть знаниями о структуре полимеров и способах ее регулирования в процессе синтеза. Решение этой задачи требует серьезного анализа и обобщения обширной информации в области химии и физики полимеров, накопленной за последние годы Отбирая эту информацию для учебного пособия, авторы руководствовались тем, что в какой бы области полимерной науки и технологии ни работал специалист, он должен владеть знаниями не только в это» области. Действительно, современный химик-синтетик должен знать не только методы синтеза мономеров и полимеров, но и хорошо разбираться в том, как свойства получаемого им полимера зависят от химической природы исходных веществ— мономеров. Исследователь, занимающийся физикой и механикой полимеров, должен иметь четкое представление об их химическом строении. Наконец технолог, работающий в области переработки полимеров, должен знать и химию полимеров, и их физические и эксплуатационные свойства, а также свойства их растворов.

Российские ученые, имея ограниченный ассортимент новых марок синтетических каучуков, проблемы повышения усталостных свойств резин для боковин шин Р решают путем направленного изменения фазовой структуры смеси с целью достижения бимодального распределения частиц дисперсной фазы по размерам и определенного соотношения их по модулю относительно модуля среды [93]. Для этого в базовой смеси на основе 50 частей СКИ-3 и 50 частей СКД заменяли часть каучука СКИ-3 на бутадиен-стирольный СКС-ЗОАРК. Применение парной комбинации каучуков с разной энергией когезии для создания дисперсной фазы позволило увеличить усталостную выносливость по сопротивлению многократному растяжению в 2,5 раза (с 30,2 до 75,2 тыс. циклов). Прочность при этом сохранилась. Отработан конкретный рецепт резиновой смеси для боковины.

Деформационно-прочностные показатели покрытий и характер их изменения под воздействием различных эксплуатационных факторов во многом предопределяют долговечность покрытий. Путем направленного изменения состава и режимов отверждения как жидких, так и порошковых эпоксидных композиций, можно добиться снижения внутренних напряжений и оптимизировать деформационно-прочностные характеристики покрытий [43—47; 48, с. 33; 49—51].

Деформационно-прочностные показатели покрытий и характер их изменения под воздействием различных эксплуатационных факторов во многом предопределяют долговечность покрытий. Путем направленного изменения состава и режимов отверждения как жидких, так и порошковых эпоксидных композиций, можно добиться снижения внутренних напряжений и оптимизировать деформационно-прочностные характеристики покрытий [43—47; 48, с. 33; 49—51].

В заключение следует отметить, что сополимеризация как метод синтеза высокомолекулярных соединений предоставляет практически неограниченные возможности для направленного изменения структуры и свойств полимеров. В частности, сополимеризация олефинов с небольшим количеством полярных сомономеров, содержащих гетеро-атомы, позволяет улучшить окрашиваемость и адгезию полиолефинов.

Названные соединения Нейтральных растворителях Нейтральной молекулой Нейтрального характера Нейтрализации свободной Нейтрализуют прибавлением Нейтронного рассеяния Небензоидных ароматических Небольших изменений