Пластификация

Вторым важным методом структурной модификации (помимо введения наполнителей) является пластификация – введение в полимер различных жидкостей или твердых тел, улучшающих пластичность и морозостойкость материала, а также облегчающих их переработку. Данные вещества получили название пластификаторов. Основой процесса пластификации является изменение вязкости системы, увеличение гибкости макромолекул и подвижности надмолекулярных структур. Эти явления приводят к изменению температуры стеклования и текучести, а так же к изменению физико-механических, теплофизических, электрических и др. свойств материалов.

По мере увеличения содержания пластификатора температура стеклования снижается. Это значит, что в присутствии пластификаторов полимер сохраняет высокоэластические свойства при более низких температурах, чем непластифицированный полимер. Введение пластификатора снижает так же и температуру текучести. При введении пластификатора разность Т_т – Т_с сохраняется до определенной концентрации компонента, а затем уменьшается и может стать равной нулю. Это означает, что материал теряет высокоэластические свойства. Поэтому обычно вводят такое количество пластификатора, чтобы не изменялась разница между Т_т и Т_с. Обычно количество пластификатора не превосходит 30 % от массы полимера. Эффективность пластификаторов зависит от гибкости цепей полимера и с увеличением гибкости макромолекулы снижается. Наибольший эффект проявляется для жесткоцепных полимеров.

Пластификатор обычно вводят в полимер в жидком состоянии. Обычно они представляют собой высококипящие малолетучие жидкости. Это необходимо для того, чтобы избегать испарения пластификаторов в процессе переработки и эксплуатации. Наиболее часто в качестве пластификаторов используют эфиры фталевой (ДАФ, ДОФ, ДБФ, ДНФ), себациновой (ДОС), фосфорной (трикрезилфосфат) а так же ряд природных продуктов (каменноугольная смола, мазут, гудрон).

Температура стеклования полимеров

Материал	Концентрация пластификатора, %	Температура стеклования, оС
ПММА – дибутилфталат	0 30	110 51
ПВХ- диоктилфталат	0 30	81 -3
Нитрат целлюлозы дибутилфталат	0 30	Выше Тразл. 76
Ацетат целлюлозы + диметилфталат	0 30	Выше Тразл. 82

Эластификация

Эластификация в отличие от пластификации заключается в модифицировании стеклообразных термопластичных полимеров (первой группы) эластичными полимерами, образующими тонкодиспергированную эластичную фазу, прочно связанную со стеклообразной матрицей. Целью эластификации является повышение ударной прочности и устойчивости к росту трещин стеклообразных полимеров при сохранении их жесткости и теплостойкости.

В зависимости от способа получения и природы термопластичного полимера и эластификатора производится множество эластифицированных термопластов с самыми разнообразными характеристиками. В настоящее время наибольшее распространение получили эластифицированные термопласты на основе полистирола и бутадиен-стирольных каучуков (ударопрочные полистиролы). Ударопрочные полистиролы получают либо механическим смешением ограниченно растворимого каучука с полистиролом в смесителях Бенбери, либо синтезом полистирола из стирола с растворенным в нем каучуком. Очень широко используются АВС пластики - сополимеры стирола и акрилонитрила, полученные в присутствии нитрильных каучуков. В промышленных эластифицированных термопластах эластичная фаза обычно имеет сетчатое строение. Поэтому, определив количество и состав нерастворимой фракции (гель-фракции) можно оценить количество и состав эластичной фракции. Размеры частиц эластичной фазы составляют обычно менее 1 мкм и поэтому фазовую структуру эластифицированных термопластов можно наблюдать лишь с помощью электронного микроскопа.

Гетерофазность эластифицированных термопластов проявляется также в наличии двух температур стеклования- низкой (эластичной фазы) и высокой (стеклообразной матрицы). Наибольший эффект при эластификации состоит в резком повышении ударной вязкости.

КРАСИТЕЛИ И ПИГМЕНТЫ ДЛЯ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Красители¾это органические соединения, обладающие способностью интенсивно поглощать и преобразовывать энергию электромагнитных излучений (световую энергию) в видимой и ближних УФ и ИК - областях спектра и применяемые для придания этой способности другим телам.

В зависимости от характера преобразования поглощенной энергии красители обладают цветом или люминесценцией. Пигменты¾это окрашенные дисперсные вещества, нерастворимые в дисперсионных средах. Пигменты могут быть неорганическими (кислоты и соли поливалентных металлов) или органическими веществами. Могут использоваться также и металлические порошки (алюминий).

Наибольшее распространение для окраски пластмасс из неорганических пигментов получили сажа (черный цвет) и оксид титана (белый цвет). Сажа используется трех видов:

• канальная газовая

• печная газовая

• термическая газовая

Наибольшее применение нашла канальная газовая сажа.

Содержание углерода составляет от 88 до 99,9 %, размеры частиц от 10 до 600 нм.

Добавление сажи в некоторые высокомолекулярные соединения приводит к резкому росту их прочностных показателей. Характерной особенностью сажи является интенсивное отражение УФ - излучения.

Оксид титана встречается в трех кристаллических структурах (рутил и анатаз +брукит), но в технике используются только две:

• рутил

• анатаз

Размер частиц чрезвычайно близок к сферическому и составляет 300-400 нм.

Частичным недостатком оксида титана является падение отражения на границе фиолетовой и УФ - областей спектра, при этом падает белизна. Поэтому в оксид титана вводят фиолетовые подцветки, но лучшие результаты проявляются при использовании флуоресцентных красителей.

Большинство пигментов и красителей вводят в небольших количествах (пигменты¾порядка нескольких процентов, красители¾десятые и сотые доли процента), поэтому обычно они не оказывают заметного влияния на свойства пластмассы.

Пигменты обычно вводят в виде концентрата или путем тщательного перетирания пигмента со средой для перетирания и внесения этой массы во все количество композиции.

Органические пигменты и красители придают пластмассам более высокую яркость и интенсивность окраски по сравнению с неорганическими. Основные типы органических красителей и пигментов, применяемых в России и ряде промышленно развитых стран, приведем в табл.