Изучение технических свойств оболочек высокостирольного термоэластопласта
Автор: Седых В.А., Жучков А.В., Тарасова А.Л., Щербак Н.В.
Журнал: Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий @vestnik-vsuet
Рубрика: Фундаментальная и прикладная химия, химическая технология
Статья в выпуске: 4 (62), 2014 года.
Бесплатный доступ
При профилактике желудочных заболеваний гибкий оптиковолоконный жгут с камерой и подсветкой после его извлечения из желудка подвергают разборке и продолжительной стерилизации. Защита гибкого оптиковолоконного жгута, одноразовой и прозрачной оболочкой сокращает продолжительность разборки и стерилизации. В качестве материала для этой оболочки рекомендован разработанный Воронежским филиалом ФГУП «НИИСК» высокостирольный блоксополимер СтироТЭП-65. Целью работы являлась отработка технологий получения пленок, защитных оболочек из ТЭП и оценка их технических показателей. В качестве эталона сравнения испытывалась экструдированная пленка СтироТЭП-65. Ориентация макромолекул полимера вдоль рукава в процессе его вытяжки обеспечила эффект анизотропии свойств пленки вдоль и поперек рукава. При изучении свойств растворов термоэластопласта установлено, что увеличение вязкости раствора обеспечивает большую толщину пленки при однократном макании в них форм. Исследовалось влияние концентрации раствора СтироТЭП-65 в толуоле и скорости вращения шпинделя вискозиметра Брукфильда РV-Е на их вязкость. С ростом концентрации раствора полимера с 19,0 до 26,8 % масс. уровень вязкости увеличивался с 104 до 330 мПа *с. В интервале увеличения скорости вращения шпинделя с 2,0 до 10,0 об/мин вязкость растворов независимо от концентрации повышалась по причине проявления тиксотропии. Дальнейшее увеличение скорости вращения шпинделя с 10 до 100 об/мин не влияло на вязкость растворов. Это характерно для идеальных жидкостей. Пленки, отлитые на горизонтальной поверхности целлофана из 10 % толуольного раствора, характеризовались меньшей прочностью, чем экструдированные, но с большим удлинением при разрыве. Получение тонкостенных оболочек осуществляли методом макания форм в растворы. Определено влияния кратности маканий форм в растворы полимеров и концентрации растворов, толщины слоя и природы подложки на упруго-прочностные показатели пленок. Максимальная прочность и наибольшее относительное удлинение при разрыве оболочек достигнуты при трехкратном макании формы в раствор СтироТЭП-65 с концентрацией 19 % масс. Увеличение кратности погружений форм в раствор приводило к снижению разброса толщины оболочек. При большем увеличении диаметра форм зафиксировано проявление эффекта анизотропии свойств в продольном и поперечном сечении оболочек по причине ориентации макромолекул полимера по поперечному периметру оболочки. Подтверждено, что увеличение толщины оболочек приводило к снижению светопропускающей способности, определяемой с помощью блескомера ФБ-2 и Моно-Спектра СФ-56. Замечено снижение светопропускания при толщинах оболочек более 0,15 мм. Показано, что с увеличением длины волны светопропускание возрастало по экспоненциальной зависимости. Увеличение толщины оболочек СтироТЭП-65 от 0,14 до 0,19 мм приводило к незначительному снижению светопропускания в видимом и инфракрасном диапазоне длины волны от 450 до 750 нм. В результате разработана методика отлива оболочек, определена их оптимальная толщина, исходя из упруго-прочностных показателей, выявлен эффект анизотропии свойств оболочек в продольном и поперечном сечении.
Термоэластопласт, растворы, пленки, прочность, светопропускание
Короткий адрес: https://sciup.org/14040308
IDR: 14040308 | УДК: 678.029
The study of the technical properties of membranes high-styrene thermoplastic elastomer
In the prevention of gastric diseases flexible optical fiber harness with camera and lighting after its extraction from the stomach is subjected to disassembly and continuous sterilization. Protection flexible optical fiber tourniquet, disposable and transparent sheath reduces the duration of the disassembly and sterilization. As the material for the shell of the recommended developed by the Voronezh branch of the FSUE "NIISK" high-styrene block copolymers Styrotep-65. The aim of this work was the development of technologies for films, protective shells of TEC and estimation of their technical parameters. As a benchmark comparison was tested extruded film Styrotep-65. The orientation of the macromolecules of the polymer along the sleeve during extraction provided the anisotropy of the properties of the film along and across the sleeves. In the study of properties of solutions of thermoplastic elastomer is established that the increase in solution viscosity provides greater film thickness in a single dunking them in forms. We investigated the effect of the concentration of a solution Styrotep-65 in toluene and the speed of rotation of a spindle of a Brookfield viscometer PV-E on their viscosity. With increasing concentration of the polymer solution with 19,0 to 26.8 % of the mass. the level of viscosity was increased from 104 to 330 MPa·S. In the interval of increasing the rotational speed of the spindle from 2.0 to 10.0 rpm viscosity solutions is not dependent on the concentration increased due to manifestations of thixotropy. A further increase in the speed of rotation of the spindle 10 to 100 rpm did not affect the viscosity of the solutions. This is true for ideal fluids. Film cast on a horizontal surface of the cellophane from a 10 % toluene solution, was characterized by lower strength than extruded, but with a large elongation at break. Determined the impact of the multiplicity of dipping forms in solution and polymer solution concentration, layer thickness and nature of the substrate on the elastic strength properties of the films. Determined the impact of the multiplicity of dipping forms in solution and polymer solution concentration, layer thickness and nature of the substrate on the elastic strength properties of the films. Maximum strength and the highest elongation at rupture of membranes achieved at three times the dunking form in solution Styrotep-65 with a concentration of 19 % of the mass. The increase in the number of dives forms in the solution was reduced scatter of shell thickness. Under higher magnification, the diameter of the fixed forms of the manifestation of the anisotropy of the properties in the longitudinal and transverse cross section of the membranes due to the orientation of the macromolecules of the polymer along the transverse perimeter of the shell. Confirmed that the increase in the shell thickness leads to a decrease of the translucent ability, measured by a gloss FB-2 and Mono-Spectrum SF-56. Noticed a decrease in light transmission when the thicknesses of the membranes more than 0.15 mm. It is shown that with increase of the wavelength of light grew exponentially. The increase in the thickness of the shells Styrotep-65 from 0.14 to 0.19 mm resulted in a slight decrease in light transmission in the visible and infrared wavelength range from 450 to 750 nm. In the method for casting membranes, determined their optimal thickness based on elastic-strength indicators, identified the effect of the anisotropy properties of the membranes in the longitudinal and transverse cross-section.
Текст научной статьи Изучение технических свойств оболочек высокостирольного термоэластопласта
Создание современных производств по получению конструкционных материалов, таких как ударопрочный полистирол, пластики и изменение приоритетных требований, предъявляемых к автомобильным шинам, привели к необходимости разработки и организации производств каучуков с новым комплексом свойств [1].
В настоящее время в промышленных процессах получения полибутадиена марки СКД-L производства ОАО «НКНХ» и марки ДССК производства ОАО «Воронежсинтезка-учук», используется каталитическая система н-бутиллитий+модификатор, которая представляет собой смешанный алкоголят щелочных (натрий, калий) и щелочноземельных металлов (кальций, магний). В качестве спиртовых производных используются высококипящие спирты тетра (оксипропил) этилендиамин (лапро-мол – 294) и тетрагидрофурфуриловый спирт (ТГФС) [2]. Показано [3-4], что их наличие позволяет получать ДССК с высоким содержанием винильных звеньев, т.е. типично анионных структур, и повышает скорость полимеризации мономеров. Магний и кальций в составе модификаторов повышают их растворимость в толуоле и в алифатических растворителях, при этом магний не влияет на микроструктуру диенов, а кальций позволяет в диеновой части ДССК повысить содержание 1,4-транс-структур.
В процессе сополимеризации указанные спиртовые фрагменты не входят в состав полимеров, являясь физическими модификаторами полимеров. Все большее значение приобретают каучуки, содержащие функциональные группы по концам полимерной цепи [4]. Это объясняется тем, что совместимость наполнителей с рас- творными бутадиен-стирольными каучуками улучшается при введении соответствующих функциональных групп, что в свою очередь приводит к значительному улучшению свойств вулканизатов на основе ДССК.
Целью работы явилось получение функционализированных диеновых полимеров на основе инициирующей системы н-бутиллитий + алкоголяты оксипропилированных ароматических вторичных аминов и выявление их влияния на состав диеновой части полимера.
Алкоголят щелочного и щелочноземельного металлов оксипропилированного толуидина получали в декане с концентрацией 2,5 моль/л, еще лучше растворяются в алифатических растворителях алкоголяты оксипро-пилированных ксилидинов.
При взаимодействии модификатора, оксипропилированного толуидина с н-бутил-литием образуется каталитический комплекс, который не растворяется в углеводородном растворителе, имеющий следующую структурную формулу:
N CH CH OLi
Li CH
• 4H9Na
Комплекс в нефрасе представляет собой тонкодисперсный мицелообразный продукт белого цвета. Каталитический комплекс готовится «in situ», т.е. в полимеризационную шихту (не-фрас + бутадиен + стирол) сначала подают модификатор, который растворяется в шихте, затем н-бутиллитий. При температуре 18-20 °С образуется каталитический комплекс, который после инициирования переходит в раствор и дальше полимеризация идет в гомогенной фазе.
Реакция инициирования начинается после индукционного периода, продолжительность которого увеличивается с понижением температуры полимеризации. Наличие индукционного периода и низкая скорость инициирования и полимеризации приводит к получению полимера с большим коэффициентом полидисперсности и неполной конверсии мономеров. Причиной этого является нерастворимость инициатора в углеводородных растворителях.
Для получения гомогенных инициаторов амидов лития синтезировали растворимый комплекс амида лития с эквимолекулярным количеством электронодонора в присутствии мономеров. Помимо этого способа также возможно получение растворимых в углеводородных растворителях амидов лития или же предварительное инициирование амида лития мономером.
Изучена каталитическая активность амидов лития с добавкой электронодоноров ТГФ, диглим, оксоланил, а также смешанных аминосодержащих алкоголятов, получаемых совместно с ТГФС.
В качестве модификаторов н-бутиллития в синтезе ДССК использовали алкоголяты ок-сипропилированных о-, т-, и-, п- ксилидинов, имеющих следующие структурные формулы:
1-[(2,3-диметилфенил)амино] пропилат натрия (М-КСИ 2,3) - раствор в толуоле, с общей щелочностью 1,0 моль/л, содержание кальция -0,5 моль/л.
NH CH CH ONa
CH
1-[(2,4-диметилфенил)амино] пропилат натрия (М-КСИ 2,4) - раствор в толуоле, с общей щелочностью 1,18 моль/л, содержание натрия -1,18 моль/л.
1 [(2,5-диметилфенил)амино] пропилат натрия (М-КСИ 2,5) - раствор в толуоле, с общей щелочностью 1,0 моль/л, содержание натрия -1,01 моль/л.
Отличие алкоголятов оксипропилиро-ванных ксилидинов от алкоголята оксипро-пилированного анилина состоит в том, что они хорошо растворяются в алифатических углеводородах.
В качестве модификаторов н-бутиллития в синтезе ДССК также использовали смешан- ные алкоголяты щелочных металлов с использованием смеси спиртов лапромола, толуидина и ТГФС, имеющих следующие структурные формулы:
NH CH CH ONa
CH
1-ариламинопропилат кальция, натрия (М-Т) -раствор в толуоле, с общей щелочностью 2,0 моль/л, содержание кальция - 0,65 моль/л, содержание натрия - 1,18 моль/л, соотношение алкоголятов 65 и 35%, соответственно.
Для синтезированных каучуков проанализированы и получены данные микроструктуры диеновой части ДССК в зависимости от строения оксипропилиро-ваннного ксилидина и оксипропилированного толуидина (таблица 1).
Т а б л и ц а 1
Влияние мономеров и электронодонора на микроструктуру диеновой части ДССК
|
Модификатор |
Электронодонор (ЭД) |
Мольное соотношение |
Микроструктура |
||
|
модификатор/ н-бутиллитий |
ЭД/н-бутиллитий |
1,2-звенья |
1,4-транс-звенья |
||
|
М-КСИ 2,3 |
диглим |
0,50 |
0,45 |
24,3 |
43,8 |
|
М-КСИ 2,4 |
0,52 |
0,43 |
65,4 |
22,8 |
|
|
М-КСИ 2,5 |
0,7 |
0,3 |
55,3 |
32,5 |
|
|
0,6 |
0,3 |
81,3 |
- |
||
|
М-Т |
оксоланил |
0,65 |
2,5 |
65,3 |
12,1 |
|
0,63 |
3,6 |
67,4 |
12,0 |
||
|
0,55 |
2,0 |
63,5 |
14,9 |
||
|
0,42 |
2,0 |
69,0 |
14,1 |
||
Как и другие вторичные амины, изучаемые амиды лития малоактивны, поэтому полимеризацию мономеров проводили в присутствии электронодоноров, в качестве которых использовали гликолиевые эфиры - диглим, ТГФ, 2,2 – дитетрагидрофурфурил пропан.
