МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ СТРУКТУРЫ и СВОЙСТВ ПОЛИМЕРОВ

Применение термических и динамических методо|| анализа и данных набухания

Термический анализ включает методы дифференциальног термического анализа (ДТА), дифференциальной сканирующей кал< риметрии (ДСК), термогравиметрического (ТГА) и дериватографич< ского термогравиметрического анализа (ДТГ) и может применятьс для изучения как состава, так и совместимости в смесях эластомеров.^

На примере различных типов шинных резин сформулировав концепция "общего термического анализа", которая включает:

• термические и термоокислительные кривые, полученные методой ДСК; *

• определение температур стеклования;

• термогравиметрические кривые;

• дериватографические термогравиметрические кривые.

Например, на кривых ДТГ, полученных в атмосфере азота, пщ| разложения для НК наблюдается при 365 °С, а для БСК и СКД - соот­ветственно при 447 и 465 °С. Поэтому метод может с успехом приме­няться для анализа смесей НК-СКД и НК-БСК, но будет неточным для смесей БСК-СКД. Точность метода при изучении широкого ряда раз­личных эластомеров составляет +0,5 % при содержании каждого ком­понента в смеси не менее 20 %.

Комбинация исследования процесса вулканизации методом ДСК в индивидуальных эластомерах и их смесях с измерениями плот­ности цепей сетки методом равновесного набухания позволяет оцени­вать сшивание в фазах смеси. В этом случае наблюдается корреляция между общей энтальпией вулканизации, температурой вулканизации в процессе сканирования, и плотностью цепей сетки. Этот метод не по­зволяет прямо оценивать плотность цепей сетки в отдельных фазах смеси, определяя "эффективную" плотность сшивания из данных рав­новесного набухания и известного параметра взаимодействия поли­мер-растворитель % для используемых эластомеров.

Метод ДСК применялся для изучения смесей НК-СКД, для выявления отличий БСК и БК или их смесей от НК или СКИ с после­дующим определением температур стеклования. В этом случае удает­ся разделить различные соотношения БСК и СКД или их смесей, но метод неприменим при высоком содержании СКД в смеси. Следует заметить, что вулканизованные смеси СКД-БСК характеризуются од­ним значением усредненной температуры стеклования, тогда как не - вулканизованные смеси имеют две температуры, соответствующие каждому из компонентов.

На примере резин для боковин шин показано, что методы ДСК и ДТГ при разложении образцов в среде азота дают наилучшие ре­зультаты при идентификации композиций НК, БСК, СКЭПТ и галобу - тилкаучука. При разложении в среде кислорода кривые не столь ин­формативны, но согласуются с кривыми, полученными в среде азота.

Динамический термомеханический анализ (ДТМА) часто ис­пользуется для характеристики смесей, в том числе совместимости компонентов, относительной степени вулканизации каждой фазы. Вулканизацию проводят непосредственно в приборе (например, при­бор Du Pont 981 DMA) с хорошей воспроизводимостью результатов затухания колебаний в сырых и вулканизованных образцах. С увели­чением степени вулканизации максимум затухания заметно снижает­ся; относительное изменение пика затухания при вулканизации сме­сей НК и БК или СКИ и БК можно интерпретировать с точки зрения сшивания каждого из каучуков. Некоторые исследователи считают, что снижение пика затухания может быть связано с падением давле­ния в расплаве вследствие сшивания эластомера.

Моделирование механических свойств эластомера обычно ис­пользуется для исследования структуры смесей термопластов и эла­стомеров с термопластами и может быть распространено на смеси эластомеров, характеризующиеся значительными деформациями при напряжении, в том числе наполненные техническим углеродом. Одна­ко метод применим только для смесей, включающих низкомодульный

Компонент, диспергированный в более жесткой матрице. Как правило, трудно сказать заранее, какой из эластомеров смеси будет иметь больший модуль. i

При равновесном набухании смесевых вулканизатов одна и] фаз может не достигать степени набухания, соответствующей данной плотности цепей сетки. Ограниченное набухание может быть связана либо со значительными различиями в плотности сшивания отдельны* фаз, либо с различными значениями % эластомеров.

Изопотенциальное набухание. Эластомеры, из которых состоц ит смесь, сначала вулканизуют по отдельности и устанавливают рае творитель, в котором оба вулканизата набухают до одинаковой степа ни. Затем вулканизуют смеси, соотношение эластомеров в которьв перекрывает весь изучаемый интервал, и строят зависимость степени набухания смесевого вулканизата в данном растворителе от состав! смеси. Предполагается, что набухание не зависит от состава смеси если отсутствует влияние одного эластомера на вулканизационньи свойства другого. В случае если наблюдается выпуклая, вогнутая ил! выпукло-вогнутая зависимость набухания от вулканизационной ак - тивности, имеет место синергизм, антагонизм или миграция вулкани­зующих агентов. При таком подходе не принимается во вниманм возможность ограничения набухания полимерной матрицы вследствие! большей степени ее вулканизации по сравнению с дисперсной фазойа Данный метод не позволяет получать количественные данные. J

'1