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橡塑保溫材料的力化學作用

橡塑力化學是研究物質在機械力作用下的化學轉變介于力學與化學之間的新興科學。聚合物在機械力作用下將產生分子結構的變化(降解或結構化),這就是聚合物的力化學。
1.力化學作用機理
在密煉機、開煉機或擠出機中進行橡塑共混時,由于剪切力作用使分于鏈斷裂而生成大分子游離基,這些游離基可與氧(過氧化游離基,炭黑、游離基接受體等)結合而生成短鏈聚合物;也可相互結合而生成長鏈聚合物(包括接枝或嵌段共聚物)。這些反應統稱為橡塑共混的力化學。力化學作用形成的接枝或嵌段共聚物其溶解度參數介于原始組分之間,并在共混體系中起增容劑作用,從而改善了體系的相容性。
當兩種聚合物共塑煉時,如果只有一種聚合物斷鏈,則形成接枝共聚物,如象天然橡膠接枝于氯丁橡膠(或丁苯橡膠、丁腈橡膠)、丁苯橡膠接枝于氯丁橡膠、氯磺化聚乙烯接枝于天然橡膠。如果兩種聚合物均斷鏈并且異種游離基相互結合,則形成嵌段共聚物,如象在聚酞胺/天然橡膠(50:50)體系中生成的二嵌段共聚物。
2.影響力化學作用的囚素
在聚合物共塑煉時為了提高接枝或嵌段共聚速率,須加速聚合物的機械裂解速率,其影響因素主要有三個: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,膠料的可塑度愈大,機械力的破壞愈小,裂解速率愈小,剪切速率愈大,裂解速率愈大。此外,聚合物的機械裂解有一個極限值,且與起始聚合物的分子量無關。
溫度對聚合物塑煉時力化學作用效率的影響很大。例如,天然橡膠在空氣中機械塑煉的效果表明:在較低擬度下塑煉,主要是機械斷鏈,在較高溫度下塑煉,主要是氧化斷鏈;由于這兩個斷鏈過程的同時存在,因而在溫度一塑煉效率曲線上出現一極小值。對于天然橡膠極小值為115℃左右,而對于聚苯乙烯極小值為180℃左右。

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