Статьи»Производство пористых изделий из эластомеров»Влияние состава композиции
Влияние состава композиции
Ингредиенты, входящие в состав пористой резины, оказывают влияние на ее релаксационные свойства и газопроницаемость. Поэтому усадочные явления можно в некоторой степени регулировать, изменяя состав резины. В наибольшей степени на величину и продолжительность усадки влияет тип полимера, на основе которого изготавливается композиция. Кристаллизующиеся эластомеры имеют меньшую усадку по сравнению с аморфными, поскольку ориентация полимера в ячейках резины приводит к более легкой кристаллизации и — как следствие — к стабилизации пористой структуры.
Исследование ориентации макромолекул в ячейках полимеров поляризационным методом [85] показало, что существует взаимосвязь между размером пор и ориентационным упрочением материала. Кроме того, в кристаллизующихся полимерах с увеличением ориентации возрастает степень кристалличности, что, в свою очередь, приводит к упрочению материала. Степень ориентации полимера возрастает с увеличением диаметра пор до какого-то предела, а затем начинает снижаться. Последнее, очевидно, связано с разрывом тонких стенок пор и нарушением стабильности макроструктуры.
Введение в состав резины смол и термопластов, таких, как полистирол, полиэтилен и т. д., позволяет значительно снизить усадку и получить практически безусадочные резины. Наибольшее применение для этих целей нашли смолы на основе стирола. Полистирол обеспечивает меньшую усадку, чем смолонаполненный каучук БС-45, при одинаковом их содержании в расчете на стирол [86]. Еще меньшей усадкой характеризуются резины, содержащие блоксополимер ДСТ-80. Введение в состав резин смол и термопластов приводит к возрастанию твердости, сопротивления истиранию, повышению комплекса физико-механических свойств.
Свойства вулканизатов пористых резин, полученных на основе совмещенных систем каучука со стиролсодержащими полимерами, зависят не только от содержания стирола в полимере, но и от строения полимера. Пористые резины на основе СКД, содержащие в своем составе смолонаполненный каучук БС-45АКН, имеют высокие прочностные, эластические свойства, твердость и износостойкость, но низкое сопротивление многократному растяжению. Введение полистирола снижает физико-механические свойства изделий. Резины, содержащие блоксополимер ДСТ-80, по физико-механическим свойствам занимают промежуточное положение. Наибольшая усадка у резин, содержащих БС-45АКН, наименьшая - у резин с ДСТ-80.
Существенное снижение величины и продолжительности усадки достигается введением в состав резин эпоксидной смолы [87]. Для резин, модифицированных эпоксидной смолой, характерна стабилизация усадки уже после двухнедельного хранения. Модифицирующее действие тем выше, чем выше эпоксидное число смолы, а оптимальное содержание смолы уменьшается с увеличением эпоксидного числа. Для удобства обращения с жидкими смолами их целесообразно смешивать с наполнителями, например каолином.
Для получения безусадочных эластичных изделий представляют интерес термоэластопласты. Пористая структура в этом случае формируется в расплавленном вязкотекучем полимерном материале, и после охлаждения не возникает больших напряжений в материале вследствие порообразования, так как образование сетки физических связей происходит при охлаждении изделия. Деформации же, связанные с порообразованием, происходят при температуре, когда все деформации обратимы. Низкие значения усадки пористых изделий из термоэластопластов свидетельствуют о том, что макромолекулы полимера находятся в равновесном состоянии. Так, размеры изделий, полученных на основе ДСТ-30 и порофора ЧХЗ-21 литьем под давлением в холодную форму, не изменяются при хранении и даже после нагрева [88]. Изделия, полученные литьем под давлением из термоэластопластов в охлажденную форму, имеют интегральную структуру пор вследствие охлаждения изделия с поверхности. Макроструктура и свойства изделия зависят от температуры пресс-формы. Повышение температуры формы приводит к снижению плотности, однако при этом прочность и относительное удлинение также снижаются.
На основе блочного сополимера бутадиена и стирола могут быть получены изделия, имеющие усадку 0,2-1,0%, с использованием перекиси в качестве вулканизующего агента [89]. В состав композиции добавляется сополимер этилена с винилацетатом в соотношении от 10/90 до 90/10. Вулканизация проводится при температуре 160-170° С в течение 8 мин с ис* пользованием бис [трет-бутилпероксиизопропил) бензола.
Уменьшегае усадки наблюдается также при введении регенерата пори» стой резины, поперечносшитых каучуков, волокнистых наполнителей [90], целлюлозы. Однако использование волокшсстых наполнителей может при* водить к истечению газов по каналам, образованным волокнами. Кроме того, при получении изделий из каландрованных листов может происхо» дать неравномерное расишрение вследствие анизотрошш свойств заготовки.
Наполнители оказывают влияние на величину и скорость усадки, поскольку влияют на релаксационные свойства полимера и его газопроницаемость. Увеличение удельной геометрической поверхности наполнителей (1С-100, БС-120, A-17S) приводит к снижению усадки резин, причем это снижение тем больше, чем выше плотность пористых материалов [91]. Усадка снижается при высоком содержании инертных наполнителей, однако к ним целесообразно добавлять неболыше количества активных наполнителей, особенно при использовании синтетических некристаллизующихся каучуков.
При введении больших количеств пластификаторов усадка увеличивается, кроме того, возрастает тенденция к образованию пузырей и раковин. Использование смол типа кумароновой вызывает повышение усадки и остаточного сжатия.
Действие ускорителей вулканизации, очевидно, связано с их влиянием на соотношение скоростей вулканизации и порообразования. Использование ускорителей высокой активности затрудняет получение изделий одинаковых размеров и плотности, поскольку незначительные колебания времени вулканизации вызывают существенные изменения степени вулканизации, что отражается на характере вспенивания материала. Иногда целесообразно увеличивать время вулканизации за счет использования ускорителей меньшей активности, например при вулканизации изделий в многоэтажных прессах. Поскольку большинство органических порообразотелей влияют на процесс серной вулканизации или же сами могут структкурировать каучуки, то изменение состава вулканизующей группы, как правило, требует изменения содержания порофора. При снижении содержания порообразователя и ускорителей в составе резин процессы вспенивания и вулканизации протекают в мягких условиях, что позволяет получать резины с меньшими значениями усадки при сохранении физико-механических показателей на прежнем уровне. Снижение усадки достигается также применением тетра- и полифункциональных олигоэфиракрилатов [45, с. 67], которые снижают температуру разложения порофора ЧХЗ-21 и хемпора на 30—50 °С.
Влияние на усадку большинства компонентов резиновых смесей можно оценить лишь качественно, а количественное его выражение зависит от конкретного соотношения компонентов. Кроме того, на усадку оказывают влияние также и технологические факторы.
В. И. Клочков
В. П. Рыжков
©Издательство "Химия" , 1984