4.4.4. Влияние пластификаторов на температуру стеклования и текучести полимеров

Введение пластификатора в полимер имеет большое практическое и теоретическое значение. Снижение температуры стеклования при введении пластификатора позволяет расширить температурную область высокоэластического состояния полимера, т.е. повысить его морозостойкость. Понижение температуры стеклования и вязкости полимерных расплавов позволяет значительно облегчить переработку полимеров. Особенно большое значение имеет понижение температуры стеклования и температуры текучести для переработки таких полимеров у которых эти характеристики лежат вблизи или даже выше температуры иххимического разложения.Количественно действие пластификаторов можно выразить снижением температуры стеклования, которое зависит от полярности полимера и пластификатора. При пластификации полярных полимеров полярными пластификаторами, снижение температуры стеклования пропорционально числу молекул пластификатора (n), сорбированных полярными группами полимерной цепи;

∆Т_с= К (C/ М) = К • n

где К - коэффициент, не зависящий от природы пластификатора; С - концентрация пластификатора; М - его молекулярная масса пластификатора; n - количество вещества пластификатора.

В полярных полимерах внутри- и межмолекулярное взаимодействие осуществляется полярными группами; - ОН, - СООН, -СN, -NН-СО- и т.д., которые вызывают наиболее сильное межмолекулярное взаимодействие. Для ослабления этого взаимодействия молекулы пластификатора должны обладать такими же группами, способными образовывать молекулярные связи с полярными фуппами полимерной цепи. Следовательно, пластифицирующий эффект в данном случае будет зависеть не от общего количества введённого пластификатора, а от относительного содержания полярных групп в данном количестве пластификатора (молекулярной массы), т.е. от мольной доли введённого пластификатора.

Для неполярных и слабополярных полимеров наблюдается другая зависимость. Эффективность пластификации неполярных и слабополярных полимеров зависит от объёмной доли пластификатора и выражается уравнением:

∆Т_с= К φ

где, φ - объёмная доля пластификатора в смеси с полимером;К - коэффициент, не зависящий от природы пластификатора.

В этом случае в ослаблении межмолекулярных связей участвует не только полярная группа, но и вся молекула введённого неполярного или слабополярного пластификатора, поэтому пластифицирующий эффект будет пропорционален общему содержанию введённого пластификатора.

Введение равных объёмов различных пластификаторов понижает Тс на одну и ту же величину.Знание величин К позволяет не только рассчитать необходимое количество пластификатора для достижения заданного сниженияТ_с , но и определить их соотношение при замене одного пластификатора другим

Если количество введённого пластификатора превышает концентрацию, соответствующую равновесному пределу его совместимости с полимером, то Т_с не зависит от концентрации пластификатора, а избыток пластификатора может выделяться из системы при переработке, хранении и эксплуатации материала. Введение больших количеств пластификатора может вызвать уменьшение области высокоэластичности, что существенно понизит эксплуатационные характеристики материала, ипользуемого в высокоэластическом состоянии.