1.4.Зміна фізико-механічних властивостей полімерів при набряканні

Набрякання полімерних виробів призводить не тільки до збільшення їх об’ємів і викривлення форми, але і до різкого зниження міцності вже у перший період набрякання. Це можна проілюструвати зміною міцності вулканізатів (гум) в процесі набрякання в органічному розчиннику (рис. 4).

Рис. 4. Зміна міцності вулканізатів у процесі набрякання в органічному розчиннику

Так само різко знижуються при набряканні полімеру і його інші фізико-механічні властивості.

Ступінь набрякання полімерів в органічних розчинниках залежить від молекулярної маси розчинника: чим вона нижча, тим більший ступінь набрякання (малі молекули легше і в більшій кількості здатні проникати в міжланцюговий простір).

Під час набрякання полімерів руйнуються міжмолекулярні і водневі зв’язки, розриваються найбільш напружені макромолекули.

Під час розриву макромолекул утворюються вільні радикали, що можуть ініціювати реакції деструкції.

У деяких випадках, коли сам полімер не набрякає в розчиннику, виріб з нього під впливом цього розчинника може все таки руйнуватися. Це викликається вимиванням з виробу пластифікаторів, стабілізаторів або інших компонентів.

Дія розчинників посилюється під впливом чинників, що інтенсифікують процеси екстрагування компонентів з виробів, наприклад, тепла, механічних деформацій.

Вода у полімерах сприяє перебігу гідролізу та інших хімічних реакцій, полегшує рухливість структурних елементів. Це може призвести до руйнування виробів з полімерів.

Крім того, вода сприяє руйнуванню полімерів під впливом плісняви. Тому під час виготовлення виробів з полімерів необхідно регулювати вологість полімерів.

2.Експериментальна частина

2.1.Вивчення кінетики набрякання структурованих полімерів

Мета роботи: Визначити зміну ступеня набрякання полімеру в розчиннику з часом, побудувати кінетичні криві і вирахувати константи набрякання.

Необхідне устаткування і матеріали: Торсійна вага типу ВТ з шкалою на 500 мг, бюкси ємністю 50 мл – 2 шт., секундомір, пінцет, ножиці, фільтрувальний папір. Гума на основі бутадієнового каучуку (пластина товщиною до 2 мм), розчинники – толуол і гептан або ксилол і гексан; гідрофільні полімери, дистильована вода.

Хід виконання роботи

Зразок полімеру (гумова пластинка товщиною 2 мм і масою приблизно 60 мг або гідрофільний полімер; задається викладачем) зважують на торсійній вазі (рис. 5) і визначають m₀ – початкову масу зразка. Для цього, в закріплене на коромислі 4 кільце 5 вставляють S ‑ подібний гачок 6, і визначають нульову точку ваги m΄ (значення повинно бути в інтервалі від 0 до 50 мг). Зразок полімеру підвішують на гачок 6, вмикають вагу і важелем 8 стрілку ваги 3 пересувають доти, доки риска 2 не буде збігатися з нульовою рискою 1. При цьому на шкалі ваги фіксується значення (m΄ + m₀).

Рис. 5. Схема торсійної ваги типу ВТ: 1 – нульова риска; 2 – риска; 3 – стрілка; 4 – коромисло; 5 – кільце; 6 – гачок; 7 – зразок; 8 – важіль.

Після зважування зразок полімеру поміщають в бюкс з розчинником і вмикають секундомір. Бюкс герметично закривають, зразок витримують в розчиннику протягом 2 хв. Пізніше пінцетом виймають з бюкса зразок, фільтрувальним папером видаляють надлишок розчинника на поверхні і зважують. При цьому фіксується показ ваги (m΄ + m₁), m₁ – маса набряклого зразка. Після зважування зразок знову поміщають в бюкс з розчинником на 2 хв. і аналогічно визначають масу набряклого зразка m₂. І так з періодичністю у 2 хвилини вимірюють значення m₃, m₄ …. m _n. У випадку коли полімер відзначається великою або малою швидкістю набрякання, час витримки його у розчиннику за погодженням з викладачем може бути змінений.

Вимірювання припиняють, коли різниця в масах набряклого зразка для трьох останніх значень не перевищує 2 мг.

У даній роботі необхідно визначити кінетику набрякання зразка гуми у двох різних розчинниках і зразка гідрофільного полімеру у воді.