7.4. Термоэластопласты

Термоэластопласты (ТЭП). В промышленном масштабе производят три типа ТЭП: блок-сополимеры, смесевые и динамические.

Блок-сополимеры состоят из различных по химическому строению и свойствам блоков типа А – В – А, А – В – А – В, (А – В)_n– C, (В – А – В)_n – С, сочетающие в себе одновременно свойства эластомеров и термопластов. Блоками А являются полиэтилен, полипропилен, полистирол и поли-α-метилстирол, т.е. типичные термопласты, а блоками В и В – полиизопрен, полибутадиен, а также сополимеры на основе этилена и пропилена, изопрена и полибутадиена, обладающие свойствами эластомеров. Величина n составляет обычно 2 - 4; буквой С обозначается остаток от взаимодействия исходных продуктов. Такие ТЭП содержат большую долю мягких блоков, определяющих гибкую эластомерную природу сополимера, и незначительную часть жестких блоков, обуславливающих высокие прочностные свойства термоэластопласта без его сшивания. При температурах выше температуры стеклования и температуры плавления жесткого блока происходят его размягчение и переход в пластичное состояние, что обеспечивает переработку ТЭП в виде расплава всеми методами, пригодными для обычных термопластов (литье под давлением, экструзия и т.п.).

Свойства блочных ТЭП зависят как от химической природы и молекулярной массы блоков, так и от соотношения, последовательности расположения и размеров мягких и жестких блоков.

Промышленностью России выпускаются бутадиен - стирольные (ДСТ-30, ДСТ-50) и изопрен - стирольные (ИСТ-30, ИСТ-50) термоэластопласты (цифры после дефиса указывают содержание стирола в блок-сополимере).

В бутадиен-стирольных ТЭП блоки полистирола имеют среднюю молекулярную массу 10-15 тыс. и температуру стеклования 90ºС, а блоки полибутадиена – молекулярные массу 50 - 100 тыс. и температуру стеклования –100ºС.

В изопренстирольных ТЭП блоки полистирола имеют молекулярную массу от 6 до 50 тыс. и температуру стеклования от 80 до 100ºС, а температура стеклования полиизопрена находится в пределах от – 60 до – 70ºС.

Стирольные блок-сополимеры отличаются высокой морозо- и износостойкостью, дешевизной и находят широкое применение в обувной промышленности, производстве клеев, асфальтов и т.п.

За рубежом налажено промышленное производство полиэфирных (СОРЕ), полиуретановых (ТРU) и полиамидных (СОРА) блок-сополимеров. Применение подобных ТЭП в производстве резинотехнических изделий ограничено вследствие невысоких деформационно - прочностных свойств при повышенных температурах, большой жесткости и сравнительно высокой стоимости.

Полиуретановые ТЭП обладают высокой износостойкостью и используются для производства литьевых формовых изделий, различных покрытий и т.п.

Полиэфирные и полиамидные ТЭП относятся к материалам специального назначения. Из полиэфирных ТЭП изготавливают различные формовые РТИ, рукава высокого качества, бесшумные шестерни. Полиамидные ТЭП на мировом рынке появились недавно и используются в кабельной промышленности, а также в производстве деталей, стойких к воздействию химических сред и масел.

Смесевые ТЭП в виде композиционных материалов получаются смешением в определенном соотношении некоторых типов каучуков с термопластами (ПЭ, ПП, ПВХ). Высокие темпы производства смесевых ТЭП обусловлены тем, что, выбирая оптимальные условия смешения, тип и соотношение компонентов, можно получать материалы с необходимым комплексом технических свойств из доступного и сравнительно дешевого сырья.

Примерно половина объема производства смесевых ТЭП используется в автомобильной промышленности для изготовления бамперов, в кабельной промышленности для изготовления кабелей, оболочек для проводов, в строительной индустрии и других отраслях современного производства.

Динамические ТЭП получают высокоскоростным смешением эластомеров и термопластов с одновременной вулканизацией эластомерной фазы (динамической вулканизацией) при высоких температурах (150 – 220ºС).

Основными преимуществами динамических ТЭП по сравнению с традиционной резиновой технологией получения изделий являются:

– исключение длительной энергоемкой стадии вулканизации;

– безотходное и экологически чистое производство, благодаря возможности многократной переработки без ухудшения эксплуатационных свойств;

– возможность получать материалы с широким спектром свойств: от эластичных до ударопрочных;

– меньший расход материала для получения изделий (на 30 %);

– сравнительно широкий температурный интервал работоспособности (от - 60 до + 150 ºС);

– термосвариваемость;

– возможность переработки высокопроизводительными методами: инжекционное формование, экструзия, формование с раздувом, которые характерны для переработки пластмасс;

– существенно меньшая стоимость готового изделия.

В настоящее время в мировой практике из всех известных и применяемых ТЭП самые высокие темпы роста производства и применения имеют ДТЭП марки «Сантопрен» на основе СКЭПТ и ПП. Кроме того, широко используются ДТЭП марок «Сарлинг», «Джеопласт», «Вайрам», «Алкрин» и некоторые другие.

ДТЭП широко используются в следующих областях: в производстве автодеталей (колпачки для системы управления, уплотнения для тяг, окон, дверей, капота, багажника, детали для эффективного уменьшения шума, вибрации, увеличения плавности хода и др.); в производстве кровельных, гидроизоляционных, уплотнительных материалов для строительства гражданских и промышленных сооружений; в производстве различных резинотехнических изделий; для изоляции кабелей и деталей электроприборов; в производстве обуви и товаров народного потребления.

Благодаря своей относительно низкой стоимости и достаточно высоким эксплуатационным характеристикам ДТЭП являются наиболее перспективным классом полимерных композиционных материалов.

В России в настоящее время организовано производство по получению только двух типов ТЭП: дивинилстирольных (серийное) и полиуретановых (мелкосерийное). Сдерживающим фактором организации производства TPV и TPO является отсутствие необходимого оборудования.