Влияние пластификатора на различные свойства полимера

Как уже отмечалось, главным результатом введения пластификатора является понижение температуры стеклования Т_с и температуры текучести Т_т полимера. С увеличением содержания пластификатора температура стеклования и температура текучести закономерно снижаются (рис. 6.1). Следовательно, в присутствии пластификатора полимер сохраняет высокоэластические свойства при более низкой температуре, также снижается и температура его переработки.

Для жесткоцепных полимеров, температура текучести которых превышает температуру деструкции или близка к ней (поливинилхлорид, нитроцеллюлоза, ацетат целлюлозы и другие производные целлюлозы, поливиниловый спирт и т.д.), применение пластификатора очень полезно, а порой – необходимо.

Наиболее сильно это действие проявляется у полимеров с жесткими цепями. В присутствии пластификаторов Т_с таких полимеров может понижаться на 100 - 160 °С. Значительно менее эффективно пластификаторы действуют на гибкие каучукоподобные полимеры. Значение Т_с полярных каучуков может быть понижено всего на 30 - 40 °С. Если же полимер имеет температуру стеклования, например, -90 °С, то пластификатор может ее понизить только на 10 - 20 °С. Это обусловлено тем, что подвижность гибкоцепного полимера и подвижность пластификатора близки.

Степень изменения Т_с и Т_т зависит от концентрации пластификатора. При небольшом содержании пластификатора Т_с понижается более резко, чем Т_т, и разность Т_с - Т_т возрастает (рис. 6.1). В результате расширяется температурный интервал высокоэластичности полимера. Это важно для полимеров, эксплуатируемых в высокоэластическом состоянии. С дальнейшим увеличением количества пластификатора более резко понижается Т_т, поэтому разность Т_с – Т_т уменьшается (рис. 6.1).

 

	Рис. 6.1 Изменение температуры стеклования Тс и температуры текучести Тт жесткоцепных полимеров при введении пластификатора.

 

Повышение подвижности молекул и снижение межмакромолекулярного взаимодействия при пластификации полимера приводит и к снижению вязкости системы. Это очень важно для облегчения перерабатываемости полимеров в изделия такими методами как экструзия, литье под давлением и др.

 

 

Значительное повышение деформации жесткоцепных полимеров при пластификации приводит к увеличению их ударной вязкости.

Влияние пластификатора на температуру хрупкости Т_хр полимера неоднозначно. Снижение Т_с приводит к снижению и Т_хр жесткоцепных полимеров. Однако снижение прочности полимера не приводит к расширению температурного интервала вынужденной эластичности. В результате Т_хр полимера при введении в него жидкости снижается не так значительно как температура стекования.

Возрастание подвижности звеньев полимера вызывает снижение удельного объемного электрического сопротивления и повышение максимального значения тангенса угла диэлектрических потерь.

Влияние пластификатора на механические свойства полимеров таково, что оно очень нежелательно для многих гибкоцепных полимеров, таких, например, как каучуки. Весьма полезной пластификация является для жесткоцепных полимеров и полимеров с очень высоким уровнем межмолекулярного взаимодействия (сильно полярных полимеров), особенно для тех, у которых температура текучести выше температуры их деструкции.