|
1.3
Модифицирование свойств полимеров
Модификаторы - это ингредиенты, придающие резинам некоторые специ-
фические и дополнительные свойства (морозостойкость, повышенную адгезию
к другим материалам, улучшение динамических показателей и т.д.). Введение в
состав макромолекул на стадии их синтеза небольшого количества звеньев дру-
гой химический природы может привести к существенным изменениям свойств
полимерного материала.
В настоящее время весьма актуальны вопросы повышения надѐжности и
долговечности узлов трения, увеличения срока их эксплуатации. Создание но-
вых конструкционных материалов, рецептур резин, разработка новых наноком-
позитных материалов для применения в изделиях понижающих коэффициент
трения узлов приобретает исключительно большое значение. На сегодняшний
день появилось научное понимание для получения требуемых свойств материа-
лов и новых РТИ с уникальными свойствами. Большинство новых решений тем
27
или иным образом связаны с нанотехнологиями. Сегодня становится возмож-
ным формировать наноструктуры, которые позволяют существенно улучшать
свойства резин и
создавать РТИ, с такими эксплуатационными свойствами, ко-
торые недостижимы при использовании традиционных материалов [41].
Существующие методы модифицирования РТИ можно разделить на мето-
ды объемного и поверхностного модифицирования. Объемная модификация
осуществляется на этапе производства РТИ, путем добавления в состав различ-
ных добавок. Методы поверхностного модифицирования сопровождаются из-
менениями в морфологии поверхности обрабатываемого материала без измене-
ния свойств основного материала.
1.3.1 Методы объемного модифицирования
Существующие материалы и изделия, как российского, так и зарубежного
производства, не всегда удовлетворяют эксплуатационным требованиям, кото-
рые предполагают наличие в материалах совершенно специфических свойств.
В связи с этим разработка полимерных материалов триботехнического назна-
чения, способных надежно и долговечно эксплуатироваться в этих условиях,
связана с заменой традиционных полимерных композитов на наноматериалы,
содержащие в своем составе нанокомпоненты, обеспечивающие оптимальные
служебные характеристики.
Введение наполнителей-модификаторов в полимеры, в большинстве слу-
чаев сопровождается структурной перестройкой на различных иерархических
уровнях структуры полимера и образованием межфазного слоя, что может при-
вести к изменению свойств композита, как в сторону улучшения эксплуатаци-
онных характеристик, так и в сторону их ухудшения.
В качестве модифицирующих агентов используют мономеры, содержащие
пероксидную или гидропероксидную группу, ненасыщенные производные кра-
сителей, стабилизаторов, физиологически активных веществ и т.п. При исполь-
зовании этого метода модифицирования [42-52] полимеров удается в одну ста-
28
дию получать полимерные материалы, в которых все компоненты, в том числе
и плохо совместимые с полимером, связаны с его макромолекулами прочными
ковалентными связями [48,53-55].
Объемное модифицирование требует изменения рецептуры резин, суще-
ственной корректировки технологии их производства. Повышение прочности и
износостойкости РТИ достигается за счет модифицирующих добавок в резино-
вую смесь перед вулканизацией [56-58]. В большинстве случаев это достигает-
ся за счет введения модификаторов на стадии изготовления резин [59-62].
В работах представлены материалы исследования [18,63] с использовани-
ем объемной наномодификации резин и перспективным направлением моди-
фикации полимеров является использование
микро-
и наномодификаторов. Это
позволяет получать резины, работающие в среднеагрессивных средах, улучша-
ются показатели по морозо-, теплостойкости [64], но при этом резко снижается
эластичность, прочность, нарушаются технологические свойства и т.д.
По результатам исследования в работе [65] показано, что введение нано-
комозиции, улучшают эксплуатационные свойства резин (наилучшие результа-
ты получены при 10 % содержании композиции в резиновой смеси), т.к. при
этом наблюдается повышенный уровень износостойких и агрессивостойких
показателей. При этом ухудшаются упруго-прочностные свойства по сравне-
нию с исходной резиной, особенно с увеличением содержания модификатора
в резине [65].
В качестве модификаторов вводят различные нанокомпозиции на основе
полимеров, металлов, керамик. Однако данное направление находится на
стадии лабораторных исследований и сдерживается дороговизной получения
наномодификаторов.
Существуют
и
другие
трудности
объемного
наномодифицирования, связанного с введением в резиновую смесь
наноматериалов и равномерного распределения по ее объему их на стадии
смешения, когда речь и идет о наноразмерах. В литературе достаточно
подробно
описаны
процессы
модификации
слоистых
минеральных
29
наполнителей (бентонит, графит [66], каолин, вермикулит и т. д.)
карбо- и гетероцепных полимеров органическими и элементоорганическими
соединениями (азот-, фосфор-, сера- и кремнийорганическими соединениями)
[67-70].
Существуют комбинированные методы, совмещая объемную и поверх-
ностную модификации улучшения свойств РТИ [61,62]. Задача повышения из-
носостойкости решается путем введения антифрикционных добавок в состав
резиновой смеси (объемное или рецептурное модифицирование), либо путем
модифицирования поверхности изделия. Комбинированная модификация резин
направлена на изменения механических, фрикционных и других эксплуатаци-
онных свойств без существенного изменения технологии приготовления рези-
новых смесей и формования РТИ [71].
Жесткие условия эксплуатации РТИ, в том числе в узлах трения (большие
скорости движения, высокие температуры, химически агрессивные и абразиво-
активные среды, напряженно- деформированное состояние) [19] предъявляют
повышенные требования к износостойкости резин. В работе [72,73] представ-
лен пример комбинированной модификации РТИ на основе фторкаучуков и
модификацией поверхности эластомеров фторирующими [74,75] и смесевыми
реагентами. Отличительными особенностями данных изделий, обусловленны-
ми специфическим химическим строением и структурой, являются высокая
теплостойкость и химическая стойкость, хорошие физико-механические свой-
ства, а также представляет интерес и комбинированные способы модификации
с использованием «рецептурных» подходов. Комбинированный способ вклю-
чает введение в состав резиновой смеси модифицирующих добавок и заключи-
тельную обработку готового изделия фторосодержащим веществом [76] – сме-
сью фтора с инертным газом или смеси фтора и кислорода с инертным газом.
30
Do'stlaringiz bilan baham: | 
