Термоэластопласты

                Geoffrey Holden Hans R. Kricheldorf Roderic P. Quirk





Thermoplastic Elastomers

3rd Edition



With contributions by:
G. Holden, R. P. Quirk, H. R. Kricheldorf, W. R. Abel III, R. K, Adams, F. 8. Bates, A. T. Chen,
A. Y. Coran, G. H. Fredrickson, W. Goyert, D, R. Hansen, T. Hashimoto, G. K. Hoeschele,
G, K, Hofmann, R. Jerome, J. P. Kennedy, E. N. Kresge, R. D. Lundberg, W. J. MacKnight,
K. Matyjaszewski, W. Meckel, R, G. Nelb II, R, P. Patel, D. L. G. Pickel, J, E. Puskas, R. W. Rees, J, 8 panswick, L. H. Sperling, G, 0. Schulz, W. Wieder, W. K. Witsiepe, H.-G. Wussow










Hanser Publishers, Munich

HANSER
Hanser Gardner Publications, Cincinnati

        Джеффри Холден Ханс Р. Крихельдорф
        Родерик П. Куирк





ТЕРМОЭЛАСТОПЛАСТЫ




Авторы разделов:
Д. Холден, X. Р. Крихельдорф, Р. П. Куирк,
Р. Абель III, Р. К. Адамс, Ф. С. Бейтс, А. Т. Чен, А. Й. Коран, Г. X. Фредриксон, В. Гойерт, Д. Р. Хансен, Т. Хашимото, Г. К. Хошеле, Д. К. Хофманн, Р. Жером, Ж. П. Кеннеди, Э. Н. Кресге, Р. Д. Лунберг, У. Д. МакКнайт, К. Матяшевский, У. Меккель, Р. Г. Нельб II, Р. П. Пател, Д. Л. Г. Пикель, Дж. Е. Паскес, Р. В. Риз, Д. Спансвик, Л. X. Сперлинг, Г. О. Шульц, В. Видер, В. К. Уитсип, Х.-Г. Вуссов

Перевод с английского 3-го издания под ред. Б. Л. Смирнова

ЦЕНТР
ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ ПРОГРАММ

       ПРОФЕССИЯ

Санкт-Петербург
2011

УДК 678.07
ББК 35.710Англ
Х71

    Х71 Д. Холден, X. Р. Крихельдорф, Р. П. Куирк

      Термоэластопласты / Пер. с англ. 3-го издания под ред. Б. Л. Смирнова —
      СПб.: ЦОП «Профессия», 2011. — 720 стр., ил.

     ISBN 978-5-91884-033-7
     ISBN 978-1-569-90364-3(англ.)


        В книге подробно обсуждаются вопросы синтеза, реологии и переработки термопластинных эластомеров. Особое внимание уделяется рассмотрению характеристик основных классов этих материалов, их структуре, свойствам и типичным случаям применения; Оригинальное издание на английском языке, выдержавшее несколько переизданий, является комплексной, наиболее полной и часто цитируемой работой, касающейся термоэластопластов.
        Книга предназначена для широкого круга специалистов полимерной отрасли, студентов и аспирантов профильных вузов, а также сотрудников отраслевых НИИ.


    УДК 678.07
    ББК 35.710Англ



All right reserved, Carl Hanser Verlag, Munich/ERG Authorized translation from the original English edition published by Carl Hanser Verlag, Munich/ERG


Все права защищены. Никакая часть данной книги не может быть воспроизведена в какой бы то ни было форме без письменного разрешения владельцев авторских прав.

Информация, содержащаяся в данной книге, получена из источников, рассматриваемых издательством как надежные. Тем не менее, имея в виду возможные человеческие или технические ошибки, издательство не может гарантировать абсолютную точность и полноту приводимых сведений и не несет ответственности за возможные ошибки, связанные с использованием книги.









ISBN 978-1-569-90364-3( англ.)
ISBN 978-5-91884-033-7

© Carl Hanser \ferlag, Munich/FRG, 2004
© ЦОП «Профессия», 2011
© Перевод, оформление: ЦОП «Профессия», 2011

            Содержание


Сведения об авторах.......................................................14
Посвящение............................................................... 16
Предисловие к третьему изданию............................................17
Биография научных редакторов............................................. 18
Предисловие к русскому изданию............................................20

1. Введение...............................................................21
   Список использованных источников.......................................35

2. Термоэластопласты на основе полиуретанов...............................39
  2.1. Введение...........................................................39
  2.2. Сырье..............................................................41
   2.2.1. Гибкие сегменты.................................................42
   2.2.2. Жесткие сегменты................................................45
   2.2.3. Добавки.........................................................49
  2.3. Синтез.............................................................50
  2.4. Морфология.........................................................51
   2.4.1. Строение жестких сегментов......................................51
   2.4.2. Тепловые переходы...............................................54
   2.4.3. Динамические измерения механических характеристик...............59
   2.4.4. Кривая напряжение-деформация и основные свойства................60
  2.5. Свойства...........................................................61
   2.5.1. Механические свойства...........................................61
   2.5.2. Теплофизические свойства........................................63
   2.5.3. Гидролитическая устойчивость....................................64
   2.5.4. Стойкость кдействию масел, жиров и растворителей................65
   2.5.5. Стойкость кдействию микроорганизмов.............................66
   2.5.6. Стойкость к действию УФ-излучения...............................66
  2.6. Переработка........................................................66
  2.7. Смеси..............................................................67
  2.8. Применение.........................................................68
   2.8.1. Пленки и листы..................................................68
   2.8.2. Трубы, трубки и изоляция проводов и кабелей.....................69
   2.8.3. Детали автомобилей..............................................69

Термоэла сто пласты

   2.8.4. Изделия технического назначения и другие случаи применения.........70
   2.8.5. Обувь..............................................................70
   2.8.6. Изделия медицинского назначения....................................70
  2.9. Будущие тенденции.....................................................71
  Благодарность..............................................................71
  Список использованных источников...........................................71

3. Стирольные термоэласгопласты..............................................77
  3.1. Введение..............................................................77
  3.2. Исторический очерк....................................................77
  3.3. Структура и строение..................................................79
  3.4. Синтез................................................................81
  3.5. Свойства..............................................................86
   3.5.1. Механические свойства при растяжении...............................86
   3.5.2. Набухание..........................................................91
   3.5.3. Вязкие и вязкоупругие свойства.....................................92
   3.5.4. Свойства растворов.................................................95
   3.5.5. Морфология.........................................................96
   3.5.6. Фотоупругие свойства...............................................98
   3.5.7. Критическое значение молекулярной массы для обеспечения образования доменов.......................................................99
   3.5.8. Смешиваемость.....................................................100
   3.5.9. Структурные вариации..............................................102
  Список использованных источников..........................................102


4.  Исследование анионных тройных блок-сополимеров.............................106

  4.1. Введение............................................................106
  4.2. Методы и проблемы лабораторного синтеза тройных блок-сополимеров....108
   4.2.1. Трехстадийный процесс с использованием монофункционального инициатора ....109
   4.2.2. Двухстадийный процесс с использованием монофункционального инициатора....ПО
   4.2.3. Двухстадийный процесс с использованием бифункциональных инициаторов.... 111
   4.2.4. Звездообразно-разветвленные блок-сополимеры......................113
  4.3. Исследование анионных тройных блок-сополимеров......................114
   4.3.1. Терминальные блоки с более высокой температурой стеклования......114
   4.3.2. Тройные блок-сополимеры с кристаллизующимися терминальными блоками ... 116
   4.3.3. Полное насыщение атомами водорода полистирольных и полибутадиеновых блоков С-Б-С-каучука.................................121
   4.3.4. Плавно переходящие тройные блок-сополимеры........................121
   4.3.5. Блок-сополимеры с гибкими сегментами статистического стирол-бутадиенового каучука............................................126
   4.3.6. Несимметричные (разноразветвленные) звездообразно-разветвленные блок-сополимеры.........................................................126
   4.3.7. Модифицированные тройные блок-сополимеры.........................129
  Список использованных источников.........................................132

Содержание

7

5. Термоэластоаласты на основе полиолефинов...............................136
  5.1. Введение...........................................................136
  5.2. Статистические блок-сополимеры.....................................138
   5.2.1. Сополимеры этилена и пропилена..................................138
   5.2.2. Сополимеры этилена и а-олефинов с более высокой молекулярной массой...141
   5.2.3. Сополимеры пропилена и а-олефинов с более высокой молекулярной массой.143
   5.2.4. Статистический пространственный блок-сополимер пропилена........144
  5.3. Блок-сополимеры....................................................151
   5.3.1. Блок-сополимеры, полученные с использованием катализаторов Циглера-Натта............................................152
   5.3.2. Гидрированные диеновые блок-сополимеры..........................155
  5.4. Привитые сополимеры................................................157
   5.4.1. Полиолефины с привитыми кристаллическими цепочками..............158
  5.5. Термоэластопласты на основе смесей полиолефинов....................159
   5.5.1. Морфология термоэластопластов на основе смеси полиолефинов......161
   5.5.2. Механические свойства смесей полиолефинов.......................163
   5.5.3. Смеси полиолефинов с другими полимерами.........................165
   5.5.4. Применение термоэластопластов на основе смесей полиолефинов...........167
  Благодарность...........................................................168
   Список использованных источников.......................................168

6. Термоэластопласты на основе галогенированных полиолефинов..............171
  6.1. Введение...........................................................171
  6.2. Перерабатываемые в расплаве каучуки................................172
   6.2.1. Химическое строение.............................................172
   6.2.2. Механические свойства...........................................173
   6.2.3. Химическая стойкость............................................176
   6.2.4. Марки каучуков, перерабатываемых в расплаве.....................176
   6.2.5. Атмосферостойкость и огнестойкость..............................180
   6.2.6. Электрические свойства..........................................181
   6.2.7. Переработка.....................................................181
   6.2.8. Смеси с другими полимерами......................................189
   6.2.9. Применение......................................................190
  6.3. Смеси ПВХ и нитрильного каучука....................................191
   6.3.1. Химическое строение.............................................191
   6.3.2. Компаундирование и переработка расплава.........................192
   6.3.3. Механические свойства...........................................194
   6.3.4. Химическая стойкость............................................196
   6.3.5. Применение......................................................196
  6.4. Эластомерные смеси поливинилхлорида и сложного сополиэфира.........197
   6.4.1. Химическое строение.............................................197
   6.4.2. Механические и химические свойства..............................197
   6.4.3. Атмосферостойкость..............................................198
   6.4.4. Компаундирование (смешение) расплава............................198

Термоэла сто пласты

   6.4.5. Переработка........................................................199
   6.4.6. Применение.........................................................199
  6.5. Эластомерные смеси поливинилхлорида и полиуретана.....................200
   6.5.1. Химическое строение................................................200
   6.5.2. Компаундирование и переработка расплава............................200
   6.5.3. Атмосферостойкость.................................................201
   6.5.4. Механические и химические свойства.................................201
   6.5.5. Применение.........................................................202
  Благодарность..............................................................202
  Список использованных источников...........................................202

7. Термоэластопласты на основе динамически вулканизутющихся смесей «эластомер-термопласт».....................................................204
  7.1. Введение..............................................................204
  7.2. Приготовление смесей «эластомер-пластмасса» путем осуществления динамической вулканизации.................................................207
  7.3. Свойства смесей, полученных в результате динамической вулканизации....208
   7.3.1. Термопластичные вулканизаты на основе полиолефинов.................209
   7.3.2. Композиции термоэластопластов на основе нитрильного каучука и полиамида.223
   7.3.3. Другие термопластичные вулканизаты................................227
   7.3.4. Характеристики эластомеров и пластмасс и влияние их на свойства получаемых смесей........................................................231
   7.3.5. Зависимость свойств смесей от характеристик компонентов смесей....236
   7.3.6. Технологическое совмещение смесей сополимера акрилонитрила и бутадиена и полиолефинов за счет образования привитых связей между эластомером и пластмассой...........................................................237
   7.3.7. Смеси термопластичных вулканизатов на основе разнородных пластмасс.244
  7.4. Технологическое применение............................................247
   7.4.1. Технология переработки и изготовления изделий......................250
   7.4.2. Конечное применение и потребления..................................252
  Список использованных источников...........................................253

8.  Термоэластопласты на основе сополимеров сложных и простых эфиров........256
  8.1. Введение..............................................................256
  8.2. Начальные исследования волокон........................................257
  8.3. Синтетические методы..................................................260
  8.4. Структура и морфология полимеров......................................263
   8.4.1. Кристаллическая область............................................269
   8.4.2. Аморфная область...................................................273
   8.4.3. Общая морфология...................................................274
   8.4.4. Ориентация и кривая «напряжения-деформация»........................281
  8.5. Свойства коммерческих эластомеров на основе сополимеров сложных и простых эфиров..........................................................282
   8.5.1. Механические свойства.............................................282

Содержание

9

   8.5.2. Реология расплава................................................283
   8.5.3. Деструкция и стабилизация эластомеров на основе сополимеров сложных и простых эфиров........................................................284
  8.6. Структурные вариации................................................286
   8.6.1. Модификация жестких сегментов....................................286
   8.6.2. Модификация гибких сегментов полиэфиров..........................291
  8.7. Смеси полимеров с эластомерами на основе сополимеров сложных и простых эфиров.........................................................295
  8.8. Коммерческие аспекты................................................296
   8.8.1. Основные производители...........................................296
   8.8.2. Примеры применения...............................................297
  Список использованных источников.........................................299

9. Термоэластопласты на основе полиамидов..................................304
  9.1. Введение............................................................304
  9.2. Сегментированные блок-сополимеры....................................305
   9.2.1. Структура и строение.............................................305
   9.2.2. Морфология.......................................................305
  9.3. Термоэластопласты на основе полиамидов..............................307
   9.3.1. Синтез...........................................................307
   9.3.2. Морфология.......................................................316
  9.4. Влияние химической структуры на свойства материала..................319
   9.4.1. Жесткость и гибкости сегментов...................................320
  9.5. Физические свойства.................................................321
   9.5.1. Механические свойства при растяжении.............................321
   9.5.2. Механические свойства при растяжении в условиях повышенных температур.... 323
   9.5.3. Старение поддействием сухого тепла...............................326
   9.5.4. Старение в условиях влажности....................................327
   9.5.5. Химическая стойкость и стойкость к действию растворителей........329
   9.5.6. Прочность на разрыв..............................................331
   9.5.7. Сопротивление истиранию (абразивная стойкость)...................332
   9.5.8. Остаточная деформация при сжатии.................................332
   9.5.9. Гибкие свойства..................................................333
   9.5.10. Адгезия.........................................................334
   9.5.11. Атмосферостойкость..............................................334
   9.5.12. Электрические свойства..........................................334
  9.6. Параметры процесса переработки......................................335
  9.7. Применение..........................................................337
  9.8. Выводы..............................................................338
   Список использованных источников........................................339

10. Исследования иономерных термоэласто пластов. Материал Surlytf® и родственные полимеры...................................341
  10.1. Введение...........................................................341

Термоэла сто пласты

  10.2. Открытие иономеров................................................342
  10.3. Развитие технологии изготовления и применения иономеров...........343
  10.4. Распространение ионной сшивки на другие типы полимеров............350
  10.5. Иономеры на основе диаминов.......................................354
  10.6. Исследования структуры иономеров..................................356
  10.7. Иономеры в виде смесей и сплавов..................................357
  10.8. Разработка материала..............................................357
  Благодарность...........................................................358
  Список использованных источников........................................358

11. Исследование иономерных систем........................................360
  11.1. Введение..........................................................360
  11.2. Теория............................................................362
  11.3. Морфологические эксперименты......................................363
   11.3.1. Исследование рассеяния.........................................363
   11.3.2. Электронная микроскопия........................................369
   11.3.3 Выводы по информации относительно морфологии....................370
  11.4. Современные разработки. Синтез....................................371
   11.4.1. Халато-телехелевые иономеры....................................371
   11.4.2. Сульфонированные полипентенамеры...............................373
   11.4.3. Сополимеризация сульфонатных мономеров.........................374
   11.4.4. Иономеры на основе блок-сополимеров............................376
   11.4.5. Полиуретановые иономеры........................................377
  11.5. Современные разработки. Свойства..................................377
   11.5.1. Температура стеклования........................................377
   11.5.2. Механические свойства..........................................379
  11.6. Селективная пластификация.........................................381
  11.7. Ионные взаимодействия в смесях полимеров..........................383
  11.8. Применение иономерных эластомеров.................................386
   11.8.1. Термоэластопласты..............................................386
   11.8.2. Адгезивы.......................................................387
   11.8.3. Различные варианты применения..................................387
  11.9. Заключение........................................................387
  11.10. Перспективные разработки.........................................388
  Список использованных источников........................................388

12. Термоэласгопласты, получаемые по реакции карбокатионной полимеризации.392
  Аббревиатуры и сокращения...............................................392
  12.1. Введение..........................................................393
  12.2. Блок-сополимеры...................................................394
   12.2.1. «Живая» карбокатионная полимеризация и последовательное присоединение мономеров................................................394
   12.2.2. Линейные, звездообразные и древовидные блок-сополимеры на основе ПИБ.398
  12.3. Привитые сополимеры...............................................419