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橡塑保温材料的力化学作用

橡塑力化学是研究物质在机械力作用下的化学转变介于力学与化学之间的新兴科学。聚合物在机械力作用下将产生分子结构的变化(降解或结构化),这就是聚合物的力化学。
1.力化学作用机理
在密炼机、开炼机或挤出机中进行橡塑共混时,由于剪切力作用使分于链断裂而生成大分子游离基,这些游离基可与氧(过氧化游离基,炭黑、游离基接受体等)结合而生成短链聚合物;也可相互结合而生成长链聚合物(包括接枝或嵌段共聚物)。这些反应统称为橡塑共混的力化学。力化学作用形成的接枝或嵌段共聚物其溶解度参数介于原始组分之间,并在共混体系中起增容剂作用,从而改善了体系的相容性。
当两种聚合物共塑炼时,如果只有一种聚合物断链,则形成接枝共聚物,如象天然橡胶接枝于氯丁橡胶(或丁苯橡胶、丁腈橡胶)、丁苯橡胶接枝于氯丁橡胶、氯磺化聚乙烯接枝于天然橡胶。如果两种聚合物均断链并且异种游离基相互结合,则形成嵌段共聚物,如象在聚酞胺/天然橡胶(50:50)体系中生成的二嵌段共聚物。
2.影响力化学作用的囚素
在聚合物共塑炼时为了提高接枝或嵌段共聚速率,须加速聚合物的机械裂解速率,其影响因素主要有三个:聚合物的分子最、可塑度和剪切速率。分子量愈大,裂解速率愈大,胶料的可塑度愈大,机械力的破坏愈小,裂解速率愈小,剪切速率愈大,裂解速率愈大。此外,聚合物的机械裂解有一个极限值,且与起始聚合物的分子量无关。
温度对聚合物塑炼时力化学作用效率的影响很大。例如,天然橡胶在空气中机械塑炼的效果表明:在较低拟度下塑炼,主要是机械断链,在较高温度下塑炼,主要是氧化断链;由于这两个断链过程的同时存在,因而在温度一塑炼效率曲线上出现一极小值。对于天然橡胶极小值为115℃左右,而对于聚苯乙烯极小值为180℃左右。