На правах рукописи Лифанов Александр Дмитриевич ПОЛУЧЕНИЕ И СВОЙСТВА УДАРОПРОЧНЫХ ПОЛИСТИРОЛЬНЫХ ПЛАСТИКОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ НЕПРЕДЕЛЬНЫХ ПОЛЯРНЫХ КАУЧУКОВ 05.17.06 – «Технология и переработка полимеров и композитов» АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук Казань – 2010 Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Казанский государственный технологический университет» (ГОУ ВПО «КГТУ») Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Архиреев Вячеслав Петрович Официальные оппоненты: доктор химических наук, профессор Ключников Олег Романович кандидат химических наук, Антонович Ольга Анатольевна Ведущая организация: Московская государственная академия тонкой химической технологии (г. Москва) заседании диссертационного совета Д 212.080.01 при Казанском государственном технологическом университете по адресу: 420015, Казань, ул. <...> Полистирол и сополимеры стирола занимают по производству четвертое место в мире среди крупнотоннажных полимеров. <...> При этом наибольшее применение находят ударопрочные полистирольные пластики (УПС) и АБС-сополимеры для изготовления деталей внутренней отделки авиа- и автотранспорта, корпусов электронных устройств, деталей холодильных установок. <...> Как известно УПС в сравнении с АБС-пластиками обладают наряду с комплексом ценных свойств (высокая ударная прочность, твердость), одним существенным недостатком - низкой стойкостью к агрессивным средам, в частности фреонам и циклопентану, ограничивающих их использование в вышеупомянутых областях. <...> Одним из перспективных направлений получения новых марок УПС, более стойких к агрессивным средам, может являться полная или частичная замена неполярного бутадиенового каучука, используемого в настоящее время в качестве стандартного упрочняющего агента, непредельными полярными каучуками. <...> В настоящей работе, в качестве <...>
Получение_и_свойства_ударопрочных_полистирольных_пластиков_с_использованием_непредельных_полярных_каучуков.pdf
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ*
Актуальность работы. Полистирол и сополимеры стирола
занимают по производству четвертое место в мире среди крупнотоннажных
полимеров. При этом наибольшее применение находят ударопрочные
полистирольные пластики (УПС) и АБС-сополимеры для изготовления
деталей внутренней отделки авиа- и автотранспорта, корпусов электронных
устройств, деталей холодильных установок. Как известно УПС в сравнении с
АБС-пластиками обладают наряду с комплексом ценных свойств (высокая
ударная прочность, твердость), одним существенным недостатком - низкой
стойкостью к агрессивным средам, в частности фреонам и циклопентану,
ограничивающих их использование в вышеупомянутых областях.
Одним из перспективных направлений получения новых марок УПС,
более стойких к агрессивным средам, может являться полная или частичная
замена неполярного бутадиенового каучука, используемого в настоящее
время в качестве стандартного упрочняющего агента, непредельными
полярными каучуками. В настоящей работе, в качестве каучуковой
составляющей
предложено
использовать
бутадиен-нитрильные
и
хлоропреновые каучуки, в связи с присутствием в их структуре полярных
группировок атомов. Данный приём не требует дополнительного
дорогостоящего оборудования и может быть реализован без изменения
существующей технологии получения УПС. При этом, необходимый уровень
эксплуатационных свойств может быть достигнут при значительно меньших
затратах, чем при производстве известных полимерных материалов
подобного назначения, в том числе и АБС-пластика.
Цель данной работы заключается в разработке способов получения
ударопрочных полистирольных пластиков, стойких к растрескиванию в
циклопентане с использованием бутадиен-нитрильного и хлоропренового
каучуков.
В связи с этим, были поставлены следующие задачи:
1. Изучить принципиальную возможность привитой сополимеризации
стирола, содержащего растворенные бутадиен-нитрильные и хлоропреновый
каучуки, в условиях термического инициирования;
2. Изучить закономерности образования гомополимеров, привитых
сополимеров и гель-фракции в зависимости от условий проведения процесса;
3. Изучить молекулярно-массовые и структурные характеристики
образующихся фракций, включая длину прививаемых фрагментов и
параметров пространственной сетки гель-фракции
* Работа поддержана Государственным контрактом 16.740.11.0222 в рамках Федеральной целевой
программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 гг.
3
Стр.3
4. С помощью изучения кинетических закономерностей процесса, данных
спектроскопических исследований, а также квантово-химических расчетов на
примере модельных соединений, установить наиболее вероятный механизм
термической привитой сополимеризации на эти виды каучуков;
5. Подобрать оптимальные условия (температура, состав мономерполимерной
системы)
получения
бутадиен-нитрильных
ударопрочных
полистирольных
композиций,
стойких к растрескиванию в циклопентане.
Научная новизна исследования состоит в разработке и
экспериментальном обосновании способов получения УПС, основанных на
использовании
и хлоропреновых
каучуков.
Установлено, что совместное использование смесей на основе полярной и
неполярной каучуков, позволяет достичь улучшения стойкости образцов к
растрескиванию в циклопентане с высокими эксплуатационными свойствами.
Изучены закономерности изменения эксплуатационных свойств в
зависимости от типа и состава исходных мономер-полимерных систем.
Определены кинетические закономерности и установлен наиболее вероятный
механизм образования сополимера в результате прививки стирола к этим
видам каучуков.
Практическая ценность работы заключается в том, что она
направлена на получение новых видов УПС с регулируемым комплексом
физико-механических, термостабильных и реологических свойств, в
частности повышения стойкости образцов к растрескиванию в циклопентане,
без изменения существующей технологии производства УПС.
Апробация работы. Полученные результаты докладывались на XIII
международной конференции молодых ученых, студентов и аспирантов
«Синтез,
исследование
свойств, модификация
исследования
и
инновации
и
в
переработка
высокомолекулярных соединений – IV Кирпичниковские чтения», г. Казань,
2009 г., XIV Всероссийской научно-методической конференции
«Фундаментальные
композиционные
технических
университетах», г. Санкт – Петербург, 2010 г., IV международной научнопрактической
конференции «Новые полимерные
материалы», пос. Эльбрус, Кабардино-Балкарская республика, 2010 г., а
также на ежегодных научных сессиях Казанского государственного
технологического университета (2007 – 2009 гг.).
По теме диссертации опубликованы 2 научные работы в ведущих
реферируемых журналах, рекомендуемых ВАК для размещения материалов
диссертаций.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения
и трех глав. Работа изложена на 147 страницах, содержит 23 рисунка и 42
таблицы. Список литературы состоит из 173 источников.
4
Стр.4