Влияние частичной совместимости компонентов на реологические и механические свойства смесей полимеров тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.06 ВАК РФ

Список условных обозначений.4

Глава I. Обзор литературы.6

1.1. Совместимость полимеров.6

1.1.1. Теоретическая оценка совместимости полимеров. 7

1.1.1.1. Количественные методы.12

1.1.1.2. Качественные методы.18

1.1.2. Совместимость и химическое строение полимеров. 20

1.2. Критические явления в области фазовых переходов в смесях полимеров.23

1.2.1. Реологические свойства смесей полимеров при малом содержании одного из компонентов.24

1.2.2. Механические свойства смесей полимеров при малом содержании одного из компонентов.29

1.3. Постановка задачи.34

выводы

1. В широком диапазоне составов впервые изучены совместимость, реологические и механические свойства смесей серии сополифосфазенов с разными боковыми заместителями. Построены фазовые диаграммы смесей в зависимости от состава сополимеров и параметров растворимости компонентов смеси. Показано, что сополимеры с преимущественным содержанием длинных боковых заместителей обладают большей растворимостью в сополимерах с большим содержанием коротких боковых групп.

2. Сополифосфазены, совместимые в аморфном расплаве, могут сокристаллизоваться при охлаждении. Этот процесс легче реализуется для пленок, полученных из растворов и содержащих поли-бис-трифторэтоксифосфазен в а-кристаллической модификации.

3. Переход от совместимых к несовместимым в расплаве сополифосфазенам сопровождается максимумом вязкости. В этой же области составов наблюдается максимум механических характеристик твердых композитов. Избыток второго компонента приводит к распаду системы на фазы и приводит к ухудшению механических свойств композиций.

4. Полиэфир - полиамидные блок-сополимеры несовместимы с полиамидом, но частично растворимы в полипропилене (до 8%). Небольшие добавки (~ 5%) ПЕБ заметно снижают вязкость полиамида-6 (~ на 40-50%) и лишь слабо (на 15-20%) повышают вязкость полипропилена, что определяется нерастворимостью блок-сополимеров в первом и их частичной растворимостью во втором.

5. Введение ПЕБ заметно улучшает сопротивление ударным нагрузкам ПА-6 и ПП, по-видимому, в результате формирования высокоразвитой гетерофазной системы, облегчающей диссипацию подведенной энергии. В целом, изученные добавки позволяют облегчить переработку и улучшить эксплуатационные характеристики ПА-6 и ПЛ.

1. Краузе С. Совместимость в смесях полимер-полимер. // В кн. Полимерные смеси под ред. Д.Пола и С.Ньюмена, М.:Мир, т.1. 1981. С.26-144

2. Кулезнев В.Н. Смеси полимеров. М.:Химия, 1980 304 с.

3. Кулезнев В.Н. Особенности структуры и свойств смесей полимеров в области расслаивания. // Коллоид, журн. 1987. т.49. №5. С. 881

4. Flory P.J. Termodinamics of high-polymer solutions. // J. Chem. Phys., 1941. V.9. P. 660; 1942. V. 10. P.51

5. Flory P.J. Statistical mechanics of dilute polymer solutions. // J. Chem. Phys. 1949. V.17.N3.P.223

6. Huggins M.L. Solutions of long-chain compounds. // J. Chem. Phys.1941. V.9. P.440; 1942. Y.46. N 1. P.l

7. Flory P.J. Principles of Polymer Chemistry. Ithaca. // Cornell Univ. Press, 1953-594 p.

8. Scott R.L. The thermodinamics of polymer-polymer solutions. 4. Phase equlibria in ternary sustem polymer-polymer-liqiiid- liquid. // J. Chem. Phis. 1949. V.17.N2. P.268.

9. Gaytorol N.G. Compatibilizing agents: structure and function in polyblends. // Macromol. Sci. 1989. V.26(A). N 8. P.1211-1229

10. Hildebrand J.H, Scott R.L. Regular solutions. N.-Y.: Prentice-Hall, 1962 327 p.

11. Ван-Кревелен Д.В. Свойства и химическое строение полимеров. М.:Химия, 1976- 145 с.

12. Аскадский А. А. Один из возможных критериев оценки совместимости полимеров. // Высокомол. соединения. 1999. т.41(А). №1. с. 86-92

13. Utracki L.A, and Favis B.D. Polymer Alloys and Blends. Handbook of polymer Scince and Technology. Volume 4. Composites and spessially applications. Ed. By N.P.Cheremisinoff. Marcel Dekker, Inc; New York and Basel. 1989. p. 121-201.

14. Tarep A.A. Физикохимия полимеров, M.: Химия, 1978. 544 с.

15. Пригожин И, Дефей Р. Химическая термодинамика. М.:Наука, 1966 -509 с.

16. Нестеров А.Е, Липатов Ю.С. Обращенная газовая хромотография в термодинамике полимеров. Киев: Hayкова думка, 1976 - 127 с.

17. Липатов Ю.С. Коллоидная химия полимеров. Киев:Наукова думка,1984-343 с.

18. Чалых А.Е, Авдеев Н.Н, Межиковский С.М. Фазовое равновесие в системах олигоэфиракрилаты-эластомеры. // Высокомол. соединения, 1980. т. 22(Б). №6. с. 464-468.

19. Чалых А.Е, Авдеев Н.Н, Берлин A.A. и др. Фазовое равновесие и взаимодиф фузия в олигомер-полимерных системах. //ДАН.АН СССР. -1978. -т. 238. №4. -с. 893-896.

20. Чалых А.Е. Диффузия в полимерных системах, М.:Химия, 1987 -312 с.

21. Чалых А.Е, Авдеев Н.Н, Берлин А.А, Межиковский С.М. Фазовое равновесие и взаимодействие в олигомер-олигомерных системах. // Докл. АН СССР. 1978, Т.238. № 4 стр. 893 Docl.Chem.USSR.

22. Манделькерн Л. Плавление сополимеров //В кн. Кристаллизация полимеров. Химия М.-Л.:1966 - 336 с.

23. Маклайт В, Караш Ф, Фрид Дж. Фазовые и релаксационные переходы в твердых полимерных смесях. // В кн: Смеси полимеров под ред. Д.Пола и С.Ньюмена. М.:Мир, т. 1. 1981. С.219-282.

24. Wang Cheng-Hyan, Chen Leo-Wang // Miscibility and mechanical properties of poly (4,4'-diaminobenzanilide-2,6-naphtha/amide)/nylon 6molecular composites // Polyrn. Int. бывш. Brit. Polym. J. 1997. V.42. Nl.p. 25-32

25. Shultz A.R, Gendron B.M. J. Appl. Polym. Sci. V.16. 1972. p. 461-471

26. Zlatkevich.L.Y, Nikolskii V.G, Rubber Chem. Technol. 1973. Y.46. p.1210

27. Xiang Ling Ji, Wan Jin Zhang, Zhong Wen Wu. Miscibility of poly(ether ether ketone)/ poly(ether diphenyl ether ketone). // Polymer.1996. V.37. N 18. p. 4205-4208

28. Липатов Ю.С, Шумский В.Ф, Лебедев Е.В, А.Е.Нестеров. Вязкость и термодинамика смесей расплавов полимеров // Докл АН СССР. 1974. т.244. №1. с.148-151

29. Шумский В.Ф, Липатов Ю.С, Дорожкин А.С, Гетманчук И.П. Свойства смесей кристаллизующихся полимеров в вязкотекучем состоянии // В кн. Смеси и сплавы полимеров. Киев: Наук. Думка, 1978. с.53-79.

30. Липатов Ю.С, Лебедев Е.В, Шумский В.Ф. Аномалии реологических и физико-механических свойств бинарных смесей полимеров. // Вестн. АН УССР. 1981. №12. с.22-31.

31. Sun Z, Wang W, Feng Z. Criterion of polymer polymer miscibilitydeterminated by viscozimetry// Eur. Polym. J. 1993. V.29. N 4. p. 635

32. Lizymol P.P, Thomas S, Jayabalan M. Reological behaviour of polymer blends of poly(vinyl chloride)(PVC), poly(ethylene-co-vinyl acetate) (EVA) and poly(sterene-co-acrylonitryle) (SAN). // Eur. Poiym. J.1997. V.33. N 8. p.1397-1399

33. Danait Achala, Deshpande Dinkar D. F. Viscomertic study of the miscibility behaviour of poly(N-vinil pyrrolidone) blends // Polym. Int.1997. V.42. N 3. р.257-262

34. Utracki L.A. Melt flow of polymer blends. // Polymer Ing. and Sci. 1983. V.23.N 11. p. 602

35. Cifra P, Kazasz F.E, McKnight W.J. Взаиморастворимость полимеров в капиллярах. // J.Polym.Sci. В. 1992. V.30. N 12. P. 1401-1407

36. Татер А.А. // Композиционные полимерные материалы. 1987. №33. с.3-9

37. Татер А.А. // Тезисы докладов I Всес. конф. «Смеси полимеров».1986. Иваново, с.6

38. Татер А.А, Блинов B.C. Термодинамическая совместимость полимеров. // Успехи химии, 1987, т.56, № 6, с. 1004 1023

39. Rim Peter В, Runt James P. Melting point depression in cristalline/compatible polymer blends. // Macromolecules. 1984. V.17. №8. p.1520-1560

40. Kuo C.M, Clarson S.J. Влияние концевых групп на критическую температуру смешения и на термодинамическое взаимодействие в смеси полидиметилсилоксана и полиметилфенилсилоксана/ // Eur. Polym. 1993. V.29. N 5. P. 661-664

41. Jiarui Shen, Yang Wei, Shuihan Zhu. Miscibility and mechanical ptoperties for blends of sulfonated polystyrene with polyuretane. // Polym. Prepar (Amer. Chem. Soc). 1996. V.37. N 1. P. 643-644

42. Chee K.K. Determination of polymer-polymer miscibility by viscometry. // Eur. Polym. J. 1990. V.26. N 4. P. 423-426

43. Inoue Takashi. Совместимость. Основные концепции. // Kobunshi-High Poly. Jap. 1996. V.45. N 7. P. 447-452

44. Soontaranum W, Higgins Y.S, Papathanasion T.D. Reology and thermodinamics in partially miscible polymer blends. // Pap.Workshop "Unresolved Exp. Delemmas Dyn. Complex Fluids". Cambrigge. Yan.1996 // J.Non-Newton. Fluid Mech. V. 996. N 67, P.191-212

45. Pillon L.Z, Utracki L.A. // Polym.Eng. and Sci, 1984. V.24. № 17. P. 1300-1304

46. Krause Sonja. //Pure and Applied Chem. 1986.V.58. № 12. P.1553-1560

47. Aoki Y, Watauabe M. Морфологические, термические и реологические свойства сплавов найлон-сополимер акрилонитрила-бутадиена и стирола // Polym. Eng. and Sci. 1992. V.32.N 13. P. 878-885.

48. Чалых A.E, Герасимов B.K, Михайлов Ю.М. Диаграммы фазовогосостояния полимерных систем. М.: «Янус-К», 1998 216 с.

49. Плохоцки А. Смеси полиолефинов: реология, смешение в расплаве и применение. // В кн. Смеси полимеров под ред. Д.Пола и С.Ньюмена т.2. М.:Мир, 1981.

50. Rego Lopes J.M and Gedde U.W. II Polymer. 1988. Y.29. P. 1037.

51. Rego Lopes J.M, Conde Brana M.T, Terselius B. //Polymer. 1988. V. 29. P. 1045

52. Rego Lopes J.M. and Gegge U.W. //Polymer. 1989. V.30. P. 410

53. Conde Brana M.T, Iragorri Sainz J.I, Terselius B. and Gegge U.W. //Polymer. 1989. V. 30

54. Iragorri Sainz J.I, Rego Lopes J.M, Katime I, Conde Brana M.T. and Gedde U.W. //Polymer. 1992. V.33. P. 461

55. Conde Brana M.T, and Gedde U.W. //Polymer. 1992. V. 33. P. 3123

56. M. Hedeqvist, M.T.C. Brana, U.W. Gedde, J. Martinez-Salazar. Fracture of binary blends of linear and branched polyethylene. // Polymer. 1996. V.37. 23. P. 5123-5129.

57. Емельянов Д.Н, Мячев В.А, Древаль В.Е. Стеклование, совместимость и вязкость смесей полиметакрилата с его сополимерами. // Высокомол. соед. А, 1990, т.39, №8, с.1161

58. А.И.Суворова, И.С.Тюкова, А.Х. Хасанова,А.Л.Надольский. Структура и фазовое равновесие в смесях полиэтиленоксида с аморфными полимерами .// Высокомол. соед. А, 2000, т.42 ,№1,с.35-42

59. Хасанова А.Х. Фазовое состояние, термодинамика образования и структура смесей кристаллического полиэтиленоксида с аморфными полимерами различного химического строения. Дисс. на соискание ученой степени к.х.н., Екатеренбург, 2000 г.

60. Лебедев Е.В. Концентрационное изменение морфологии полимер-полимерных систем. "5 Респ. конф. по высок.-молекул.соедин., Донецк, 3-5 окт., 1984.Тез.докл." Киев, 1984, 4-6

61. Вершинин Л.В, Клыкова В.Д. Кулезнев В.Н, Кандырин Л.Б, Тихонова С.Ю. Структура и свойства смесей полистирола с другими полимерами в области фазового перехода. // Коллоидн. журнал, 1982, т.44, N 2, с. 318-321

62. Siggia E.D. Later stadies of spinodal decomposition in binary mixtury. //Phys.Rev.A. 1979. V.20. № 2. P. 595-605

63. Акутин М.С., Берестнева З.Я., Петровых И.М. и др. //Высокомол. соед. Сер.Б.-1973. -Т.15, №5. С.392-394.

64. Соголова Т.И. Структурно-физические превращения полимеров иих значения для переработки пластмасс//ЖВО им. Д.И.Менделеева.-1976.-Т.21, № 5, с.502-508

65. Шумский В.Ф, Дорожкин А.С, Липатов Ю.С. и др. Реологические свойства смесей кристаллизующихся полимеров. //Коллоидн.журнал., 1976, 38, №5, с. 949-954

66. Липатов Ю.С, Шумский В.Ф, Гетманчук И.П. Вязкость смесей полиэтилегнгликоля и этиленгликоля различного молекулярного веса. // Докл. АН СССР, 1976, 230, № 4, с. 908-911

67. Kapnistos М., Vlassopoulos., Anastasiadis S.H. Determination of both the binodale and spinodal curves in polymer blends by shear rheology, 14th Polym. Networks Group Int. Conf., Trondheum, June 28-July 3, 1998. Program and Abstr. Trondheum, 1998.

68. Кулезнев B.H, Кандырин Л.Б, Крахина Л.С, Буканова Е.Ф. Влияние напряжения сдвига на переход истинного раствора смеси полимеров в коллоидную дисперсию. // Коллоидн. журнал, 1971. т. 33. №4. с. 539

69. Кулезнев В.Н, Кандырин Л.Б, Клыкова В.Д. Изменение вязкостных свойств смесей полимеров при возникновении новой фазы. // Коллоид, журнал. 1979. т. 34. № 2, с. 231

70. Вершинин Л.В, Клыкова В.Д, Кулезнев В.Н, Кандырин Л.Б, Тихонова С.Ю. Структура и свойства смесей полистирола с другими полимерами в области фазового перехода. // Коллоидн. журнал, 1982, т.44, N 2, с. 318-321

71. Кулезнев В.Н, Кандырин Л.Б. Структурно-реологическое поведениебинарных смесей полимеров вблизи точки расслаивания. //Высокомол. соед.,Б, 2000, т.42, № 4, с. 711-719

72. Кулезнев В.Н, Клыкова В.Д, Чернин Е.М, Евреинов Ю.В. Физико-механические свойства смесей полимеров в переходной структурной области. // Коллоид, журнал.-1975, т.37, №2, с. 267272

73. Соголова Т.И, Акутин М.С, Цванкин Д.Я. и др. Модифицирование надмолекулярной структуры и свойств полиэтилена термопластами. // Высокомол.соед. Сер. А.-1975.- т.17, вып.11.-С. 2505-2511

74. Кербер М.Л. Разработка физико-химических основ эффективных методов получения композиционных материалов: Дисс.доктора хим.наук.-М, 1981 .-434 с.

75. Валецкая И.Я, Кербер М.Л, Кравченко Т.П. Легирование ароматических и алифатических полиамидов. // Пластмассы.-1977. № 11, с. 67-68

76. Валецкая И.Я, Кравченко Т.П, Кочеткова В.Б, Кербер М.Л. Изучение реологических особенностей течения легированных термопластов. // Труды МХТИ.-1978.-Выпуск 10.-е. 77-79

77. Валецкая И.Я, Кравченко Т.П, Кербер М.Л, Шабадаш А.Н. Структура легированного ПА-12 и композиционных материалов на его основе. //Пластамссы.-1981.-№ 4.-е. 23-24

78. Соголова Т.И. Структурно-физические превращения полимеров и их значения для переработки пластмасс. // ЖВО им. Д.И.Менделеева.-1976.-Т.21, № 5, с. 502-508

79. Северьянова М.А., Валецкая И.Я., Сабсай О.Ю., Кербер М.Л. Особенности взаимодействия ПА-6 с эластомерами. // Пластмассы. -1991.-№7.-с.З 8-40

80. Акутин М.С., Кербер М.Л., Лебедева Е.Д., Кравченко Т.П.

81. Материалы повышенной прочности на основе полиолефинов и полиамидов с регулируемой структурой. // Пластмассы.-1992.-1992.-№4.-с.20-22

82. Durethan. Polyamid-6 and Polyamid-6,6: Проспект фирмы Bayer.1982

83. Ultramid-D-Marken: Проспект фирмы Basf.-198288. http://www.polyplastic.ru/Russianypaell.htm

84. Иванова Г.П, Бокарева Э.З, Федотова М.Д. Некоторые вопросы улучшения свойств стеклонаполненных полиамидов. // Полиамидные конструкционные материалы. М: НИИТЭХИМ.-1986. С. 30-37

85. Энциклопедия полимеров, в 3-х томах. M "Советская энциклопедия", 1972, т.1, 889 с.

86. Менсон Дж, Сперлинг Л. Полимерные смеси и композиты. М. :Химия, 1979, 430 с.

87. Бакнелл К. Ударопрочные пластики.-Л.:Химия-1981.-320с.

88. Bucknall C.B. (1967), Br.Plastics 40(11),118; 40(12),84

89. Appleby T, Cser F, Moad G, Riccardo E, Stavropoulos С.

90. Compatibilization of polysterene-polyolefine blends impact properties. // Polym. Bull.-1994.-V 32, N 4.-C. 479-485

91. Nomuza T, Nishio T, Nakegaiva M, Sumitomo T, Suzuki S, Kobunshi U. // Jap.J.Polym.Sci & Technol. 1994, V.51, N 9, P.577-585

92. Lyatskaya Yulia, Balazs Anna C. Using copolymer mixtures to compatibize immiscible homopolymer blends. // Macromolecules-1996.-29, N23.-c.7581-7587

93. Sathe Sachin N., Devi Surekha, Srinivasa Rao K.V. Relationsnip between morphology and mechanical properties of binaty and compatibilized ternary blends of polypropylene and nylon 6. // J. Appl.Polym.Sci.1996,61 .№ 1. P.97-107

94. Lin N.C, Baker W.E. The separate roles of phase structire and interfacical adhesion in tourhening a brittle polymer. // Polym. Eng. And Sci.-1992.-V.32, N 22.-P. 1695-1702

95. Fortelny Ivan, Krulis Zdenek, Michalkova Dana, Horak Zdenek. Effect of EPDM admixture and mixing condition on the morphology and mechanical properties of LDPE/PP blends. // Angew. Makromol. Chem.-1996-238.-P.97-104

96. Blom H.H, Teh J.W, Budin A. i-PP/HDPE blends. III. Characterization and compatibilization at lower i-PP contents. // J. Appl.Polym. Sci.-1996.-V. 61, N 6.-P. 959-968

97. Tjong S.C., Li W.D., Li R.K.Y. Ударопрочность и прочность на разрыв смесей ПП/ударопрочный 1111. //Polym.Bull-1997.-38, N6, с. 721-724

98. Виноградова С.В, Тур Д.Р, Васнев В.А. Полиорганофосфазены с открытой цепью. Синтез и свойства. // Успехи химии. 1998, Т.61, № 6, С. 573.

99. Коршак В.В, Виноградова С.В, Тур Д.Р, Миносьянц И.И, Ширнина Т.А, Еспенбетова Д.А, Губанов В.А, Пономарев А.И, Соколов С.В,

100. Иванова Г.А. с.1024482 СССР//Б.И. 1983. № 23. С. 83

101. Kulichikhin V.G, Antipov Е.М, Borisenkova E.K, Tur D.R. //Liquid Cristalline and Mesomorphic Polymers / Ed. By Shibaev V.P, Lam L.I. New York: Spriger-Verlag, 1993. P.258.

102. Шнейдер H.C, Деспер К.Р, Бирс Дж. // Жидкокристаллический порядок в полимерах/ под ред. Блюмштейна А. М.:Мир, 1981.

103. Тур Д.Р, Виноградова С.В, Доброва Н.Б, Новикова С.П, Смурова Е.В, Сидоренко Е.С. Экспериментальная сердечно-сосудистая хирургия/ под ред. B.C. Чеканова. М., 1991. С.141

104. Pentol H. //Eur.Rubber J. 1986, V.168, № 2, P. 20.

105. Борисенкова E.K, Васильев Г.Б, Куличихин В.Г, Купцов С.А, Тур Д.Р. Реологические свойства и фазовое состояние сополифосфазенов. // Высокомолек. соед. А, 1998, Т.40, № 11, С.1823

106. Prospect Pebax (Polyether block amides) Elf Atochem.

107. Малкин А.Я, Аскадский А.А, Коврига B.B, Чалых A.E. Методы экспериментальной физики полимеров, М.:Химия, 1979

108. Авдеев H.H. Фазовое равновесие и диффузия в олигомер-полимерных системах. Диссертация на соискание уч.степени к.фм.н., М., 1990.

109. Древаль В.Е, Хайретдинов Ф.Н, Литвинов И.А, Кербер М.Л., Куличихин В.Г. Течение жидкокристаллических полимеров через цилиндрические каналы и волокнистые пористые материалы. // Высокомол. соед.Т.37,А,№1,стр.79,1995

110. Малкин А.Я, Чалых А.Е. Диффузия и вязкость полимеров. Методы измерения. М.:Химия, 1979, с. 52-55

111. Тейтельбаум Б.Я. Термомеханический анализ полимеров. М.:Наука, 1979, с. 56.

112. Малкин А.Я, Аскадский А.А, Коврига В.В. Методы измерениямеханических свойств полимеров. М.:Химия, 1978, 330 с.

113. Аскадский А.А, Матвеев Ю.И. Химическое строение и физические свойства полимеров. М., 1983.

114. Папков В.С, Литвинова В.М, Дубовик И.И, Слонимский Г.П, Тур Д.Р, Виноградова С.В, Коршак В.В.//Доклады АН СССР. 1984, Т.284, № 6, С.1429

115. Kojima М, Magill J.H. Phase transition in polyphospazene films: polybis(triiluoroethoxy)phoshazene. // Makromolek. Chem. 1985. T. 186. N4. P. 649

116. Magill J.H, Peterman J, Rieck U. // Colloid and Polymer Sei. 1986, V.264. № 7. P. 570

117. Мирошников Ю.П, Андреева E.H. Особенности течения смесей ПП-полистирол с коаксиальной фазовой структурой. // Высокомол. соед. А. 1987, Т. 29, № 3, С. 579

118. Utracki L.A. Melt flow of polyethelene blends. Symposuym Series № 395. Multuphase polymer. 1989. Ch.7. p. 153.

119. Van Krevelen D.V. Properties of Polymers. Their Estimation and Correlation with Chemical structure. 2-d.ed. Amsterdam, Oxford, New York. Elsevier Scientific Publishing Company, 1976.