Хімічни науки удк 681. 84. 083. 84 1С. В. Іванов icon

Хімічни науки удк 681. 84. 083. 84 1С. В. Іванов




Скачати 90.59 Kb.
НазваХімічни науки удк 681. 84. 083. 84 1С. В. Іванов
Дата16.08.2012
Розмір90.59 Kb.
ТипДокументи



В існик НАУ. 2004. №2

хімічни науки

УДК 681.84.083.84

1С.В. Іванов, д-р хім. наук

2В.В. Трачевский, канд. хім. наук

3О.С. Тітова, канд. хім. наук

4Н.В.Столярова

ВПЛИВ НАПОВНЮВАЧА НА ПРОЦЕС ФОРМУВАННЯ ПОЛІМЕРНИХ СТРУКТУР

Інститут транспортних технологій НАУ, e-mail: itt@ nau.edu.ua

Розглянуто вплив наповнювача на процес формування полімерних структур. Показано можливість цілеспрямованого впливу наповнювача на процес формування полімерних структур зміною поверхні наповнювача.

Вступ


Уведення наповнювача в полімерний матеріал призводить до підвищення температурних переходів, передусім температури стеклування, до зміни умов кристалізації і зміни релаксаційної поведінки полімеру в поверхневих шарах [1].
^

Аналіз досліджень і публікацій


Наповнені полімерні матеріали є типовою гетерогенною системою з високорозвиненою поверхнею розділу фаз. При цьому гетерогенність визначається як наявністю дисперсної фази, що вводиться в полімерну матрицю, так і роз-ходженнями в структурі полімеру в поверхневих шарах і об’ємі.

Природа поверхні наповнювача істотно впливає на константу швидкості реакції полімеризації. Обов’язковою стадією реакції в присутності наповнювача є адсорбція компонентів з реакційної суміші. У результаті адсорбції ефективна концентрація компонентів реакції в поверхневих шарах може бути середньою і сумарна швидкість реакції може зростати.

Істотний інтерес викликає питання впливу наповнювача на проходження реакції утворення тривимірного полімеру і його властивості. У цьому випадку процеси структуроутворення починаються вже безпосередньо в ході полімеризації і ці процеси взаємозалежні [2]. Однак дотепер процеси структуроутворення при полімеризації тривимірного полімеру в присутності наповнювача ще маловивчені.
^

Постановка завдання


Для дослідження впливу поверхні наповнювача на процеси структуроутворення тривимірних полімерів була взята поліуретанова композиція, що складається із суміші потрійного сополімера вінілхлориду, вінілацетату і вінілового спирту, уретанового форполімера і триізоціаната.

Як модифіковані домішки вводили фенілтрибутиленглікоксісилан, діфенілсилан-діол, а як наповнювач – оксид заліза Fe2O3 з різними ха-рактеристиками (табл. 1).

Таблиця 1

^

Властивості наповнювачів


На-пов-нювач

Середній розмір частинок, мкм

Початковий

чи оброблений

рН водної витяж-ки

Зміст домішки, %

ПН–1


ПН–2


ПНК–1

0,3


0,3


0,7

Початковий


Відмитий у дистильо-ваній воді


Початковий

4,05


1,06


1,00

SO4-2–1,0


SO4-2–0,84


Cl-1–0,8

На основі відібраних порошків готували поліуретанові композиції і вивчали вплив природи поверхні наповнювача на процес полімеризації поліуретанової композиції. Наповнені поліуретанові композиції готували методом диспергування в розчині з використанням спеціальних кульових млинів протягом 72 год.

Поліізоціанатні компоненти додавали в сус-пензію перед записом спектра. Ступінь перет-ворення олігомерів у реакції ізоціанатного полі-приєднання контролювали за зміною смуги поглинання 2270 см-1 методом ІК-спектроскопії (МНПВО). Крім того, досліджували фізико-механічні властивості поліуретанової композиції.
^

Вплив наповнювача на динаміку конверсії


NCO-груп і гель-фракцію

в поліуретанової композиції

Результати дослідження кінетики урета-ноутворення подані на рис. 1. Уведення в поліуретанову композицію порошку ПН з різними рН водних витяжок призводить до різкого прискорення перетворення ізоціанатних груп в поліуре-

Оптична густина полоси поглинання NCO



Час, год

Рис. 1. Залежність динаміки зменшення NCO-груп

у поліуретанової композиції від часу:

^ 1 – без наповнювача; 2 – pH наповнювача 4,05; 3 – pH

наповнювача 7,06

тановій композиції при порівнянні з ненаповненою композицією. Особливо велика швидкість уретаноутворювання при використанні “нейт-рального” порошку.

Отримані результати збігаються з літературними даними [3].

З метою з’ясування впливу передісторії отри-мання і природи поверхні порошків на хід реак-ції ізоціанатного поліприєднання проведені дос-лідження процесу уретаноутворення в поліуретанової композиції. Як наповнювач були вико-ристані порошки ПН-2 і ПНК.

Дослідження спектральним методом (рис. 2) показали, що в композиціях із наповнювачем ПНК динаміка перетворення ізоціанатних груп відбувається швидше, ніж з наповнювачем ПН-2.

Ступінь конверсії ізоціонатних груп у системі з наповнювачем ПНК за 60 хв досягає 100 %, тоді як для наповнювача ПН-2 реакція ізоціанатного поліприєднання за той самий час становить
70 %. Причому наповнювач ПН-2 напочатку
(10 хв) сприяє прискоренню реакції порівняно з наповнювачем ПНК.

Безумовно, реакційна система з напов-нювачем ПНК має більшу кількість активних центрів, що створює сприятливі умови для каталізу процесу утворення тривимірної сітки на поверхні наповнювача і в системі.

Досліджувана система за рахунок орієнтації високомолекулярних радикалів швидше втрачає рухливість [4] ланцюгів, що призводить до її структуризації на попередніх стадіях.

Аналогічна залежність спостерігається і за накопиченням гель-фракцій у поліуретанової композиції.

Фізико-механічні властивості наповненої порошком (ПНК) і ненаповненої композиції наведено в табл. 2.

Таблиця 2


^ Фізико-механічні властивості наповненої
і ненаповненої композиції



Композиція

Дефор-

мація, %

Міцність, МП

Гель-фракція, %

Наповнена

Ненаповнена

20,0



46,8

58,9

90,8

98,7

Отже, використання наповнювача ПНК
сприяє прискоренню і більш повному закінченню процесу уретаноутворення, що обумовлює високі фізико-механічні властивості.

Отримані результати показали, що природа поверхні наповнювача впливає на хід реакції ізоціанатного поліприєднання.
^

Вплив модифікованого наповнювача


на фізико-хімічні параметри поліурета-

нової композиції

Для підтвердження результатів даного дослідження нами було розроблено пристрій і спосіб плазмохімічної модифікації порошку-наповню-вача [5]. Модифікацію порошку проводили за розробленим способом у високочастотному
безелектродному плазмовому розряді на частоті 13,56 МГц в струмі суміші газів СО2 + 2NH3. У табл. 3 наведено склад домішок у вихідному і модифікованому порошку.

Гель-фракція, %

Конверсія груп NCO, %



Час, год

Рис. 2. Залежність динаміки зменшення NCO-груп

і накопичення гель-фракції від часу в поліуретанової композиції:

^ 1, 6 – наповнювач ПНК; 2, 5 – наповнювач ПН; 3, 4

без наповнювача

Таблиця 3

Вміст домішок у наповнювачі

Тип порош-ку

Вміст, %

Вільна поверхня, м3

SO4

-Fe2O3

FeO

-Fe2O3

ПН-2

ПН-2П

0,84

0,6

1,5

1,0

0,6

0,29

99,3

99,35

8,0

12,4

Наведені результати показують, що плаз-мохімічна модифікація наповнювача дозволяє істотно знизити зміст домішок на поверхні мікрочастинок порошку і збільшити його дис-персність. Це підтверджується достатньою для статистично обґрунтованого висновку кількістю досліджень зразків порошку.

Термогравіметричні дослідження показали, що значення енергії активації деструкції збільшилося до 340,12 кДж/моль для наповнювача ПН-2П стосовно 320,3 кДж/моль для наповнювача ПНК, що повинно підвищити працездатність такої поліуретанової композиції, а застосування розробленого методу дозволить проводити модифікацію інших наповнювачів, особливо змінюючи середовище розряду.

На основі зазначеного модифікованого наповнювача готували зразки наповнених полі-уретанових композицій і вивчали вплив природи поверхні мікрочастинок наповнювача на рео-логічні характеристики і процес полімеризациї поліуретанових композицій. Ступінь перетво-рення олігомерів у реакції ізоціанатного полі-приєднання контролювали за змістом гель-фракції і зменшенням смуги поглинання ізоці-анатних груп.

Крім того, вивчали також алгезіонні і трибо-адгезіонні характеристики. Отримані результати досліджень зразків поліуретанової композиції показали, що ступінь перетворення олігомерів у реакції ізоціанатного поліприєднання практично такий самий, як і у випадку застосування наповнювача ПНК. Це підтвердило істотну роль поверхні наповнювача при тривимірній полімеризації.

Високий відсоток гель-фракції поліуретано-вих композицій, що містять як наповнювач модифікованої низькотемпературної плазми порошок оксиду заліза, свідчить про завершення
реакції уретаноутворення і утворення полімера з тривимірною структурою.

Працездатність поліуретанової композиції, при виготовленні якої був використано порошок оксиду заліза, модифікований у низькотемпературній плазмі в умовах впливу складних кліматичних умов, у три рази вище працездатності поліуретанової композиції з наповнювачем типу ПМК.

Висновки


Використання наповнювача, модифікованого в низькотемпературній плазмі, сприяє більш повному завершенню процесу уретанового утворення з тривимірною структурою, що обумовлює поліпшення фізико-механічних параметрів і експлуатаційних характеристик поліуретанових композицій, виготовлених із використанням модифікованого в низькотемпературній плазмі наповнювача.

Список літератури

1. Керча Ю.Ю. Структурные особенности и физико-химические свойства наполненных полиуретанов // Структурные особенности поли-меров. – К.: Наук. думка. – 1978. – С. 84–103.

2. Коваленко Г.Ф., Липатов Ю.С., Сергеева Л.М. Исследования сорбции паров полиуретана в присутствии твердой поверхности // Синтез и физико-химия полимеров. – К.: Наук. думка. – 1970. – № 6. – С. 126–129.

3. Брык М.Т. Полимеризация на твердой поверх-ности неорганических веществ // Итоги науки и техники. Сер. Химия и технология высокомо-лекомолекулярных соединений. – М.: Химия, 1973. – Т. 4. – С. 142–184.

4. Сергеева Л.М., Липатов Ю.С., Савченко Т.Т. Влияние твердой поверхности на эффективную плотность сетки полиуретановых покрытий на основе гликоксисиланов // Синтез и физико-химия полимеров. – К.: Наук. думка. – 1970. – №6. – С. 24–31.

5. Трачевский В.В., Вонсянский В.А., Шаба-
лина О.Г., Гетманчук Ю.П
. Исследования плаз-мохимического модифицирования рабочей по-верхности магнитных лент // Тез. науч.-техн. конф., 12–16 марта 1988 г. – Ижевск: УдмГУ. – С. 74.

Стаття надійшла до редакції 15.03.04.

С.В. Иванов, В.В. Трачевский, О.С. Титова, Н.В. Столярова

Влияние наполнителя на процесс формирования полимерных структур

Рассмотрено влияние наполнителя на процесс формирования полимерных структур. Показана возможность целенаправленного влияния наполнителя на процесс формирования полимерных структур изменением поверхности наполнителя.

S.V. Ivanov, V.V. Trachevsky, O.S. Titova, N.V. Stolyarova

Filler influence on properties of polymer structures

Influence of filler on properties of polymer structures has been studied. Influence of filler surface change on the process of polymer structures formation has been shown.

Схожі:

Хімічни науки удк 681. 84. 083. 84 1С. В. Іванов iconУдк 629. 735. 083. 05: 621. 3: 681. 178. 004. 16(045) П. А. Ковалевский, аспирант кафедры «Радиоэлектроники»
Оценка влияние встроенных средств контроля на эффективнОстЬ эксплуатации бортовых радиоэлектронных систем
Хімічни науки удк 681. 84. 083. 84 1С. В. Іванов iconСмкэс-2004 удк 681. 32: 681. 518. 54 Применение плис в диагностирующих системах для сжатия информации
Недостатком метода является необходимость хранения и обработки большого количества информации. Словарь должен содержать эталонные...
Хімічни науки удк 681. 84. 083. 84 1С. В. Іванов iconУдк 629. 735. 083. 02 В. К. Горемыкин, к т. н.; В. Г. Потапов; А. Г. Тараненко, к т. н
Аппроксимация одного класса случайных процессов в задачах контроля радиоэлектронных систем
Хімічни науки удк 681. 84. 083. 84 1С. В. Іванов iconУдк 629. 735. 083. 02 В. К. Горемыкин, к т. н.; В. Г. Потапов; А. Г. Тараненко, к т. н
Аппроксимация одного класса случайных процессов в задачах контроля радиоэлектронных систем
Хімічни науки удк 681. 84. 083. 84 1С. В. Іванов iconУдк 681. 518: 658. 386 Тарасюк А. П., Спасский А. С
Использование генетических алгоритмов в экспертных системах диагностики уровня качества подготовки специалистов
Хімічни науки удк 681. 84. 083. 84 1С. В. Іванов iconУдк 681. 32 Использование многозначных биномиальных кодов в системах сбора информации
В частотный сигнал преобразовывают измеряемую величину и ряд первичных преобразователей
Хімічни науки удк 681. 84. 083. 84 1С. В. Іванов iconСмкэс-2004 удк 681. 322: 621. 391 Проблема захисту інформації в медичних інформаційних системах
Ю. П. Гульчак доц к т н., Вінницький національний технічний університет; А. Т. Теренчук к т н
Хімічни науки удк 681. 84. 083. 84 1С. В. Іванов iconУдк 681 06: 504;002 С. М. Подрєза, канд екон наук С.Є. Петропавловська
Методика організації інформаційної взаємодії складових корпоративної інформаційної системи
Хімічни науки удк 681. 84. 083. 84 1С. В. Іванов iconУдк 662. 753. 22 1С. В. Іванов
Розглянуто існуючі математичні моделі для розрахунку густини пари бензинів та зроблено
Хімічни науки удк 681. 84. 083. 84 1С. В. Іванов iconЄ. Б. Радзішевська, В. Г. Кнігавко
Доповідь/ Біостатистика у доказовій медицині удк 681. 3+519. 2: 616. 006-73. 916 Є. Б. Радзішевська, В. Г. Кнігавко
Додайте кнопку на своєму сайті:
Документи


База даних захищена авторським правом ©zavantag.com 2000-2013
При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання відкритою для індексації.
звернутися до адміністрації
Документи