Совместимость ПВХ с СКН-40

В настоящее время наряду с различными сополимерами широкое применение находят смеси поли­меров, отличающиеся простотой получения. Боль­шое значение для таких композиций имеет взаимная растворимость, т. е. термодинамическая совмести­мость компонентов, определяющая структуру и свой­ства этих систем. Для установления совместимости используются различные критерии, однако мно­гие из них неоднозначны, что нередко приводит к получению противоречивых результатов при иссле­довании свойств одних и тех же систем. Совмести­мость полимеров часто оценивают по изменению тем­пературы стеклования смеси на основании диаграмм состав — температура стеклования (Т_с). Систему с одной Т_с, лежащей между Т_с исходных компонен­тов, принято считать однофазной, а систему с двумя Т_с, соответствующими стеклованию исходных компо­нентов,— гетерогенной несовместимой. Такая качест­венная оценка совместимости справедлива лишь для смесей аморфных полимеров, Т₀ которых достаточно различаются. Для строгого доказательства однофазности системы необходимо проведение количественно­го анализа результатов. Метод дифференциальной ка­лориметрии позволяет получать температурную за­висимость удельной теплоемкости, на основании кото­рой можно определить не только температуру перехо­да из стеклообразного состояния в высокоэластическое, но и другие параметры стеклования: температурный интервал стеклования (ДГ) и величину скач­ка теплоемкости в области стеклования (Дс_р).

Важно изучить параметры стеклования двухкомпонентных полимерных систем с различной совместимо­стью компонентов. В качестве объектов исследования были выбраны смеси поливинилхлорида (ПВХ) марки С-70 с бутадиеннитрильными каучуками марок СКН-18 и СКН-40, свойства которых описаны достаточно подробно. Смеси готовили вальцеванием при 135 ^оС с последующим прессованием при 150 °С.

Исследования проводили в следующих условиях: в интервале от 150 до 100 °С — на низ­котемпературном динамическом калориметре  при скорости на­грева 3,5 град/мин; в интервале от 50 до 250 °С - на микрокало­риметре DSK-2 при скорости нагрева 5 и 10 град/мин.

Как и следовало ожидать, смеси ПВХ с СКН-18 образуют несовместимую систему. Независимо от со­става они имеют две Т_с, совпадающие с Т_с исходных компонентов. При этом дополнительные ано­малии теплоемкости в интервале между этими темпе­ратурами не проявляются, и теплоемкость  каждого компонента в смеси соответствует значениям, полученным для чи­стых полимеров. Эти результаты важны для оценки характера сопряжения фаз в данной несовместимой системе и влияния межфазного слоя на физико-механические свойства системы. Возможность обна­ружения переходных слоев, образованных за счет сегментальной растворимости несовместимых компо­нентов, физико-механическими методами (дилато­метрия, калориметрия, диэлектрические методы и т.д.) определяется двумя факторами: чувствитель­ностью методики и характером распределения сегмен­тов в слое. Простые расчеты показывают, что при чувствительности использованной методики (3— 5 % в зависимости от величины скачка теплоемкости) и при типичных для смесей несовместимых полимеров размерах частиц дисперсной фазы (1—5 мкм) межфазные слои толщиной менее 20 нм обнаружить не удается. Межфазный слой может характеризоваться определенным значением температуры стеклования только в том случае, если содержание сегментов каж­дого компонента в слое постоянно, что, по-видимому, маловероятно. Скорее всего существует градиент содержаний сегменты смешиваемых полимеров по тол­щине межфазного слоя, что обусловливает его стек­лование в широком интервале температур. В резуль­тате промежуточная аномалия на температурной за­висимости удельной теплоемкости не проявляется. Однако в обоих случаях образование межфазного слоя должно приводить к уменьшению изменения теплоемкости компонен­тов смеси. При исследовании системы ПВХ + СНК-18 такого эффекта не наблюдается. Это свидетельствует о том, что толщина межфазных слоев в этой системе незначительна. Аналогичные результаты были получе­ны при определении двухфазных смесей каучуков.

Система ПВХ + СКН-40 по поведению резко отли­чается от смесей ПВХ с СКН-18. ПВХ с СКН-40 образует однофазную систему. Однако полученные результаты свиде­тельствуют о том, что в действительности эти смеси имеют сложную гетерогенную структуру. При калориметрических исследованиях было установлено, что при содержании ПВХ, не превышающем 80 %, эти смеси имеют лишь одну область стек­лования, а значения изменения теплоемкости аддитивны.

Тем не менее исследуемые смеси гетерогенны, по­скольку все они содержат кристаллиты ПВХ, обнару­живаемые по соответствующему эффекту плавления, температура которого не зависит от состава смесей. Следовательно, совмещение с СКН-40 происходит только в аморфных областях ПВХ, не за­трагивая его кристаллитов. При увеличении содержа­ния ПВХ в смеси интервал стеклований совмещенной фазы заметно расширяется, отражая микронеоднород­ность системы. Очевидно, что для данной смеси зна­чение Т_с без указания температурного интервала стеклования является недостаточной и весьма услов­ной характеристикой.

К списку