23. Полимерлердің құрылымдық модификациялау әдісі ретінде пластификацияны түсіндіріңіз.
Пластификациялауды материалдың иілгіштігін, пластикалық деформациясын, суыққа төзімділігін, беріктілігін жоғарылату үшін, тұтқырлығын төмендету мақсатында полимерлерді модификациялау әдісі.
Пластификацияда молекулааралық әрекеттесулер азаяды және полимер-пластификатор жаңа байланысының түзілу нәтижесінде молекуланың қозғалғыштығы артады. Пластификация нәтижесінде серпімділік модулі азаяды, полимерлердің ағу температурасы және тұтқырлығы төмендейді. Бұл қатаң тізбекті полимерлерді жай әдістермен бұйымдарға өңдеуге мүмкіндік береді. Полимер мен пластификатордың химиялық құрылысы, құрылымы және физикалық күйі, олардың үйлесімділігіне, пластификация үрдісіне тиімділігіне әсерін тигізеді. Аморфты полимерлерді пластификациялағанда ең жоғарғы тиімділікке жетеді. Кристалданатын полимерлерде тек аморфты бөлігі пластификацияланады және пластификация тиімділігі кристалдану дәрежесіне тәуелді болады.
Пластификатор полимермен шексіз және шекті араласа алады. Жақсы үйлесімді пластификатор полимерде молекулалық деңгейде таралып, шын ерітінді түзеді. Полимердегі пластификатордың шын ерітіндісінің қаныққан концентрациясы компоненттердің термодинамикалық ынтықтылығына, пластификация режиміне, өңдеу әдісіне және тасымалдау жағдайларына тәуелді. Полимердегі пластификатордың артық мөлшері жақпа май рөлін атқарады. Пластификтордың полимерде үйлесімділігіне және таралуына байланысты пластификацияны молекулалық және пластификатордың шекті үйлесімді пластификациясы деп бөледі.
Молекулалық пластификацияда полимерге енгізілген пластификатор полимерде молекулааралық әрекеттесуді төмендетеді, макромолекуланың иілгіштігін және қозғалғыштығын арттырады. Бұл шынылану,ағу,морттылық темп-ның сонымен қатар,тұтқырлықтың, беріктілігінің, қаттылығының төмендеуіне әкеледі. Дайын бұйымдардың физика-механикалық сипаттамаларын төмедетпей, полимердің өңделуін жақсарту мақсатында уақытша пластификацияны қолданады. Уақытша пластификацияда полимерге енгізілген модификаторлар тек өңдеу сатысында ғана пластификатор рөлін атқарады. Химиялық айналулар нәтижесінде торлы немесе гетерогенді құрылымды физика-механикалық сипаттамалары жоғары модифицирленген полимер түзіледі.
Көп қолданылатын пластификаторлар: ароматты қышқылдардың эфирлері, алифатты қышқылдардың эфирлері (адипинаттар, себацианаттар, стеараттар), монокарбон қышқылдары мен гликольдердің эфирлері және т,б жатады.
24. Полимерлердің шынылану және ағу температураларына пластификаторлардың әсерін сипаттаңыз.
Пластификация сұйық заттарды (пластификаторлар) енгізу арқылы иілгіштігін, пластикалық деформациясын, суыққа төзімділігін, соғуға беріктілігін жоғарылату және полимерлік материалдарды қайта өңдеуін жақсарту үшін тұтқырлығын төмендету мақсатында полимерлерді физикалық модификациялау әдісі.
Пластификация молекулааралық әрекеттесулер азаяды және полимер – пластификатор жаңа байланысының түзілу нәтижесінде полимерде молекуланың қозғалғыштығы артады.
Пластификация нәтижесінде серпімділік модулі азаяды, полимерлердің ағу температурасы және тұтқырлығы төмендейді. Бұл қатаң тізбекті полимерлерді жай әдістермен бұйымдарға өңдеуге мүмкіндік береді. Көп жағдайларда бұл екі мәселені бірден шешуге болады.
Полимер мен пластификатордың химиялық құрылысы, құрылымы және физикалық күйі, олардың үйлесімділігіне, пластификация үрдісіне және оның тиімділігіне әсерін тигізеді.
Полимердің шынылану Тш және ағу Та температурасы пластификатордың концентрациясын арттырған сайын төмендейді. 4.10-суретте көрсетілгендей пластификатордың аз мөлшерінде шынылану температурасы Тш аққыш температурасына Та қарағанда бірден төмендейді. Сонда Та - Тш айырымы өседі, әрі қарай пластификатордың концентрациясын арттырғанда аққыш температурасы Та төмендейді, ал Та - Тш айырымы кемиді. Кейбір пластификаторлардың қатысында Та - Тш айырымы белгілі бір пластификатордың концентрациясына дейін өзгермейді, сосын төмендей бастайды. Кейде пластификатордың белгілі бір мөлшерінде Та - Тш айырымы нөлге тең болады. Бұл ағу температурасы мен шынылану температурасының тең Та = Тш екенін көрсетеді, яғни пластифицирленген үлгі ешқандай температурада жоғары эластикалық күйде болмайтынын дәлелдейді.
-
4.10- сурет. Температураның пластификатордың концентрациясына тәуелділігі
Айтылған қорытындылар бойынша полимерге қажет мөлшерлі пластификатор енгізу керек, яғни Та - Тш айырымы азаймауы қажет. Әдетте, бұл пластификатордың концентрациясы полимер салмағының 20-30 %-ын құрайды.
Кристалды полимерлерге пластификаторды енгізу, оның шынылану температурасын Тш төмендетіп, ал аққыш температурасына Та онша әсер етпейтінін көрсетеді. Аморфты полимерлер пластификаторларға өте сезімтал. Олардың аққыш Та және шынылану Тш температуралары бірден біршама төмендейді.
25. Полимер қасиетіне пластификаторлардың әсерін түсіндіріңіз.
Пластификаторлардың полимерлердің шынылану және ағу температурасына әсері
Полимердің шынылану Тш және ағу Та температурасы пластификатордың концентрациясын арттырған сайын төмендейді. 4.10-суретте көрсетілгендей пластификатордың аз мөлшерінде шынылану температурасы Тш аққыш температурасына Та қарағанда бірден төмендейді. Сонда Та - Тш айырымы өседі, әрі қарай пластификатордың концентрациясын арттырғанда аққыш температурасы Та төмендейді, ал Та - Тш айырымы кемиді. Кейбір пластификаторлардың қатысында Та - Тш айырымы белгілі бір пластификатордың концентрациясына дейін өзгермейді, сосын төмендей бастайды. Кейде пластификатордың белгілі бір мөлшерінде Та - Тш айырымы нөлге тең болады. Бұл ағу температурасы мен шынылану температурасының тең Та = Тш екенін көрсетеді, яғни пластифицирленген үлгі ешқандай температурада жоғары эластикалық күйде болмайтынын дәлелдейді.
-
4.10- сурет. Температураның пластификатордың концентрациясына тәуелділігі
Айтылған қорытындылар бойынша полимерге қажет мөлшерлі пластификатор енгізу керек, яғни Та - Тш айырымы азаймауы қажет. Әдетте, бұл пластификатордың концентрациясы полимер салмағының 20-30 %-ын құрайды.
Кристалды полимерлерге пластификаторды енгізу, оның шынылану температурасын Тш төмендетіп, ал аққыш температурасына Та онша әсер етпейтінін көрсетеді. Аморфты полимерлер пластификаторларға өте сезімтал. Олардың аққыш Та және шынылану Тш температуралары бірден біршама төмендейді.
Пластификациялау механизмі полимердің мол.ірі құрылымына, полимер мен пластификатордың хим.құрылысына, олардың термодинамикалық үйлесімділігінде және процестің шарттарына байланысты. Полимер мен пластификатордың термодинамикалық үйлесімділігіне байланысты пластификация екіге бөлінеді:құрылымаралық және құрылымішілік. Құрылымішілік пластификацияда пластификатор молекуласы полимерлік құрылымның ішіне оңай өтіп, біртіндеп оны бұзады. Құрылымішілік пластификацияда пластификатор полимердің кез келген мөлшерінде шын ерітінді түзіп, макромолекуланың конформациясына және иілгіштігіне әсер етеді. Құрылымаралық пластификацияда пластификатор молекулалары құрылымаралық бөлу бетіне адсорбцияланып, жұқа мономолекулалы қабат түзеді. Соның нәтижесінде молекуладан ірі құрылымның жылжымалылығы артады.