авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 7 |
-- [ Страница 1 ] --

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК

НАУЧНЫЙ СОВЕТ ПО ВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНЫМ СОЕДИНЕНИЯМ РАН

НАУЧНЫЙ СОВЕТ ПО КОЛЛОИДНОЙ ХИМИИ И

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКОЙ МЕХАНИКЕ РАН

ИНСТИТУТ ХИМИИ РАСТВОРОВ РАН

ИВАНОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ

КОНСОРЦИУМ «ФТОРПОЛИМЕРНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И НАНОТЕХНОЛОГИИ»

IV Всероссийская научная конференция

( с международным участием)

«ФИЗИКОХИМИЯ ПРОЦЕССОВ ПЕРЕРАБОТКИ ПОЛИМЕРОВ»

ТЕЗИСЫ ДОКЛАДОВ г. Иваново 5 – 8 октября 2009 г.

ОРГАНИЗАЦИОННЫЙ КОМИТЕТ Сопредседатели Организационного комитета:

проф. Захаров А.Г. – директор Института химии растворов РАН (г. Иваново) чл.-корр. РАН Койфман О.А. – ректор Ивановского государственного химико-технологического университета Заместитель председателя:

д.х.н. Почивалов К.В. – гл.н.с. Института химии растворов РАН (г. Иваново) Ректор Школы молодых ученых:

проф. Чалых А.Е. – заместитель академика секретаря ОХНМ РАН (г. Москва)

Ученый секретарь:

д.т.н. Пророкова Н.П. – вед.н.с. Института химии растворов РАН (г. Иваново) Ученый секретарь Школы молодых ученых:

к.т.н. Лосев Н.В. – н.с. Института химии растворов РАН (г. Иваново) Члены комитета:

акад. РАН Бузник В.М. – гл.н.с. Института металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН (г. Москва) проф. Кулезнев В.Н. – проф. Московской государственной академии тонкой химической технологии им. М.В. Ломоносова (г. Москва) проф. Межиковский С.М. – гл.н.с. Института химической физики им. Н.Н. Семенова РАН (г. Москва) проф. Мизеровский Л.Н. – гл.н.с. Института химии растворов РАН (г. Иваново) проф. Морозов Ю.Л. – зам. директора АО «НИИ эластомерных материалов и изделий» (г. Москва) проф. Морыганов А.П. – зав. лаб. Института химии растворов РАН (г. Иваново) акад. РАН Хохлов А.Р. – проректор Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова (г. Москва) проф. Чалых А.Е. – зам. академика секретаря ОХНМ РАН (г. Москва) проф. Шарнин В.А. – первый проректор Ивановского государственного химико технологического университета (г. Иваново) проф. Шершнев В.А. – зав. кафедрой Московской государственной академии тонкой химической технологии им. М.В. Ломоносова (г. Москва) Программный комитет:

Председатель Программного комитета:

акад. РАН Хохлов А.Р. – проректор Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова (г. Москва) Члены комитета:

акад. РАН Бузник В.М. – гл.н.с. Института металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН (г. Москва) проф. Кулезнев В.Н. – проф. Московской государственной академии тонкой химической технологии им. М.В. Ломоносова (г. Москва) проф. Мизеровский Л.Н. – гл.н.с. Института химии растворов РАН (г. Иваново) проф. Морозов Ю.Л. – зам. директора АО «НИИ эластомерных материалов и изделий» (г. Москва) проф. Морыганов А.П. – зав.лаб. Института химии растворов РАН (г. Иваново) д.х.н. Почивалов К.В. – гл.н.с. Института химии растворов РАН (г. Иваново) д.т.н. Пророкова Н.П. – вед.н.с. Института химии растворов РАН (г. Иваново) проф. Чалых А.Е. – зам. академика секретаря ОХНМ РАН (г. Москва) проф. Шершнев В.А. – зав. кафедрой Московской государственной академии тонкой химической технологии им. М.В. Ломоносова (г. Москва) Секретариат к.т.н. Вавилова С.Ю. – н.с. Института химии растворов РАН (г. Иваново) к.х.н. Ефремова Л.С. – РИС Института химии растворов РАН (г. Иваново) к.х.н. Раменская Л.С. c.н.с. Института химии растворов РАН (г. Иваново) к.х.н. Соколова Т.Н. – с.н.с. Института химии растворов РАН (г. Иваново) Хорев А.В. – асп. Института химии растворов РАН (г. Иваново) Основной организатор конференции: Институт химии растворов РАН Пленарные доклады СИНТЕЗ И СВОЙСТВА ТЕРМОТРОПНЫХ ПРОИЗВОДНЫХ ВОЛОКНООБРАЗУЮЩЕГО ПОЛИЭТИЛЕНТЕРЕФТАЛАТА Б.Э. Геллер, Е.В. Ковалева, Е.А. Рогова Могилевский государственный университет продовольствия, г. Могилев, Беларусь С целью выбора путей получения высокопрочных высокомодульных малоусадочных полиэфирных технических нитей для изготовления шинного корда было проведено систематическое изучение синтеза и физико-химических свойств термотропных производных волокнообразующего полиэтилентерефталата (ПЭТ-М).

Получение ПЭТ-М осуществлялось введением в реакционную среду на стадии переэтерификации диметилового эфира терефталевой кислоты (ДМТ) этиленгликолем (ЭГ) от 0 до 10,3% (мол.) диметилового эфира 4,4'-бифенилдикарбоновой кислоты (ДМБФДКК) в присутствии катализатора Mn(OCOCH3)2. Поликонденсация ПЭТ-М проводилась в присутствии гетерогенного [Sb2O3] и гомогенного [Sb(OCOCH3)3] катализаторов.

Структура и свойства полученных образцов ПЭТ-М в виде изотропных пленок, сформованных из расплава, были изучены методами термогравиметрического анализа (ТГА), рентгеноструктурного анализа под большими углами (РА), дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК), поляризационно-оптической микроскопии (ПОМ).

Исследовано влияние природы катализатора поликонденсации и количества вводимого в полимер модификатора, m, на динамику кристаллизации ПЭТ-М при 120-220С.

Установлено, что структурные изменения полимерного субстрата происходят более интенсивно в ПЭТ-М, синтезированном в присутствии катализатора Sb(OCOCH3)3, нежели Sb2O3.

Переход ПЭТ-М во вязкотекучее состояние, изученный методом ПОМ, реализуется в температурном диапазоне Т=(Тпр-Тпл. н.), где Тпл. н.– температура начала теплового деформирования поперечных срезов образца, характеризующегося проявлением оптической анизотропии, n;





Тпр– температура полной монохромизации расплава полимера. Установлено, что при увеличении содержания m в полимерном субстрате значения Т возрастают.

При температуре кристаллизации Тк 180С на термограммах ДСК в области перехода ПЭТ-М во вязкотекучее состояние проявляются два эндотермических экстремума, температуры которых снижаются по мере увеличения m. Суммарная энтальпия плавления, Hпл, упорядоченной фазы ПЭТ-М при этом уменьшается. При повышении Тк возрастают степень кристалличности, к, и Hпл ПЭТ-М.

Установлено, что увеличение содержания m в полимерном субстрате обусловливает:

незначительное повышение температуры стеклования, Тс;

снижение температуры плавления мезофазы, Тпр;

расширение области Т;

увеличение кажущейся энергии активации процесса термодеструкции, Етд;

а также уменьшение Hпл.

Показано, что вводимые в полиэтилентерефталатные блоки звенья этилен-4,4' бифенилдикарбоновой кислоты, являются мезогенными модификаторами, изменяющими первичную структуру волокнообразующего полиэтилентерефталата и способствующими образованию жидкокристаллических структур. Также структурные преобразования полимерного субстрата являются необходимой предпосылкой для достижения бльших ориентационных эффектов при формовании полиэфирных технических нитей.

Пленарные доклады МИКРОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ ПРИРОДНЫЕ И СИНТЕТИЧЕСКИЕ ПОЛИМЕРЫ. НОВЕЙШИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ Н.Е. Котельникова Учреждение Российской академии наук

Институт высокомолекулярных соединений РАН, Санкт-Петербург, Россия Природные и синтетические полимеры в микрокристаллическом состоянии впервые привлекли внимание исследователей в 1960-х годах прошлого века ввиду особых свойств, которыми они обладают. Эти свойства объясняют возникновение термина “микрокристалллические полимеры”, который впервые ввел в употребление американский исследователь О. Батиста из FMC Corporation (USA). С этого же времени начались систематические фундаментальные исследования получения и свойств этих полимеров во всем мире, и в том числе в Институте высокомолекулярных соединений РАН в Санкт-Петербурге.

Наука о полимерных микрокристаллах возникла на основе объединения двух направлений в исследовании полимеров – традиционной науки о полимерах и коллоидной химии и физики. Полимерные микрокристаллы представляют собой дискретные частицы, полученные из полимерных матриц, максимальный размер которых варьирует от 50 до 10000, то есть в диапазоне размеров большинства вирусов и многих небольших бактерий.

В течение многих лет большое количество исследователей изучали размеры, поверхностные заряды, морфологию, архитектурную упорядоченность микрокристаллов, полученных из природного полимера целлюлозы. С помощью электронной микроскопии, рентгеновской дифракции и большого количества кинетических данных впервые стало возможным визуально проникнуть в тонкую структуру целлюлозы и связать ее с физические свойствами полимера.

Микрокристаллические полимеры стали коммерческой реальностью, начиная с 1961 г, когда была впервые получена микрокристаллическая целлюлоза “Avicel”, представляющая собой коллоидную форму природной целлюлозы и которая с указанного времени производится во многих странах и широко используется.

В дальнейшем исследования в этой области были продолжены на других полимерах, таких, как коллаген, амилоза, минеральный силикат, полиамиды, полиэфиры и полипропилены.

Особенностями полимерных микрокристаллов являются следующие:

• они состоят из микрокристаллических частиц, каждая из которых представляет собой кластер большого количества длинноцепных молекул, связанных вместе боковыми нековалентными связями, причем в кластере полимерные молекулы кристаллизуются в виде складчатых структур или в виде протяженных линейных образований, которые зависят от природы полимерного прекурсора;

• свободные молекулы или остатки прекурсора в неизмененном виде отсутствуют;

• свойства микрокристаллических полимерных гелеобразных суспензий связаны с соотношением единичных и агрегированных микрокристаллов.

В настоящее время микрокристаллические природные и синтетические полимеры широко используются в пищевой, фармацевтической, косметической промышленности, для изготовления специальных видов одежды, как связующие средства, диспергаторы, сорбенты и катализаторы в химической промышленности и во многих других отраслях.

В докладе будет представлен обзор способов получения и основных физико химических свойств различных классов микрокристаллических полимеров, а также новейшие исследования в области их модификации.

Пленарные доклады СТРУКТУРНО-РЕЛАКСАЦИОННАЯ КОНЦЕПЦИЯ КАК ОСНОВА ТЕХНОЛОГИИ ФОРМОВАНИЯ РЕАКТОПЛАСТОВ В.К. Крыжановский, А.Д. Семенова Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет), г. Санкт-Петербург, Россия Технология формования изделий из отвержденных полуфабрикатов на основе эпоксидных и поксидно-фенольных олигомеров позволяет полнее реализовать деформационно-прочностные и эксплуатационные возможности широкого класса конструкционных армированных реактопластов.

Технология основана на концепции качественного и количественного регулирования топологической организации пространственной сетки, формирующейся при отверждении олигомера на участке топологического контроля с последующим дозированием её кинетической вариативности контролем конформационным. Показана возможность регулирования деформативности конструированием ячейки пространственной сетки, достигаемой модификацией её основных структурных составляющих: цепей и узлов. Оценён вклад каждой из составляющих.

Установлен эффект памяти сформированных пространственных сеток при их деформировании в высокоэластическом состоянии. Комплексно оценена способность пространственной сетки к деформированию в высокоэластическом состоянии в функции её топологических параметров. Показано, что в пределах упругой высокоэластичности созданная деформация может полностью инверсировать с восстановлением всех исходных физических характеристик густосетчатого полимера.

Определены направления практического использования этого эффекта. Показана возможность производства сложнопрофильных изделий из эпоксидных и эпоксидно фенольных композитов методом термоформования отвержденных заготовок по энергосберегающей технологии.

Разработан и доведен до лабораторно-промышленного образца способ футеровки труб любого профиля тонкостенными стеклопластиковыми оболочками с использованием приёма временного технологического смятия с самопроизвольным восстановлением исходной конфигурации (интеллектуальные оболочки) [1]. Предложен метод соединения оболочек в плеть любой длины способом временного раструба [2].

Установлено и оценено количественно соотношение между высокоэластической деформативностью густосетчатой матрицы и числом слоёв и конструкцией армирующего наполнителя.

Показана возможность фиксации созданной геометрической формы изделия за счет использования эффекта конформационного контроля олигомерной и соолигомерной матрицы конструкционных стекло- и углепластиков.

1. Патент РФ № 2248496 "Способ защиты внутренней поверхности трубопровода".

В.К. Крыжановский, В.В. Бурлов, А.Д. Паниматченко 2. Патент РФ № 2266459 "Способ неразъемного соединения тонкостенных стеклопластиковых труб". В.К. Крыжановский, В.В. Бурлов, А.Д. Паниматченко.

Пленарные доклады МОДЕЛИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ МЕХАНИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ И НАНОКОМПОЗИТОВ Г.А. Лущейкин Московский государственный университет приборостроения и информатики (МГУПИ), г.

Москва, Россия Согласно разработанным ранее представлениям о механических свойствах композиционных материалов1,2, частицы наполнителя сорбируют полимер на поверхности, при этом тонкий сорбированный слой полимера (около 2,5 мкм) обладает свойствами, отличающимися от свойств полимера внутри полимерного объема. Между частицами наполнителя и полимером происходит перераспределение плотности носителей зарядов - контактное заряжение - вследствие перехода носителей зарядов (обычно электронов ) из материала с более высоким уровнем функции Ферми в материал с более низким значением этой функции. Контактное заряжение ускоряется нагреванием (образуются термоэлектреты), трением (трибоэлектреты), механическим сдавливанием (механоэлектреты), химическим взаимодействием (хемоэлектреты). Все эти процессы происходят при смешении полимеров с наполнителями. При контактном заряжении происходит инжекция носителей (например, электронов) вглубь полимера на глубину 1-2 мкм. В результате между полимером и наполнителем образуется разность потенциалов, вызывающая электрическое поле, ограниченное электрической прочностью полимера. (до 200 МВ/м). В этом электрическом поле находится область полимера вблизи поверхности частиц наполнителя. Теоретический анализ2 показал, что изменение диэлектрической проницаемости полимера, подвергаемого поляризации, вызывает повышение его модуля упругости в ( - 1) раза: в электрических полях модуль упругости в приповерхностных сорбированных слоях полимеров Есп увеличивается до значения Есп=(-1)Еп, (1) Для расчета модуля упругости «усиленной фазы» композиции Еуф, состоящей исключительно из частиц наполнителя с приповерхностным поляризованным слоем полимера используют формулу вида Релея-Бруггемана:

(Ен-Еуф)/(Ен-Есп)=(1-Vнуф)(Еуф/Есп)1/3, (2) где Ен - модуль упругости наполнителя и Vнyф – объемное содержание наполнителя в «усиленной фазе».

Если часть полимера vп остается свободной от воздействия частиц наполнителя, то можно рассчитать модуль упругости всей композиции Емат:

Емат=vуфЕуф +vпЕп (3) где vуф - объем, занимаемый «усиленной фазой». Многочисленные примеры расчетов и экспериментов подтверждают применимость приведенных формул для практических расчетов (расхождение между рассчитанными и экспериментальными значениями модуля упругости обычно не превышает 5%.

В нанокомпозитах на основе пластмасс большое количество наполнителя ввести трудно, поэтому свойства наночастиц мало влияют на модуль упругости композиций, однако из-за их большой поверхности уже небольшое введение частиц приводит к тому, что весь полимер становится поляризованным, что приводит к повышению модуля упругости композиции до значений, определяемых формулой (1). Например, по результатам недавней публикации3: для изотактического полипропилена, у которого =2,3, модуль упругости повышается с 1,2 до 1,56 ГПа, что как раз больше в -1 раз.

1. Лущейкин Г.А. Пластические массы. 2003, №1, с.36.

2. Лущейкин Г.А. Измерительная техника. 1996, №2, с.39.

3. Ковальчук А.А. и др. Пластические массы. 2008, №5, с.27.

Пленарные доклады ОЛИГОМЕРНЫЕ ОСНОВЫ ХИМИИ И ТЕХНОЛОГИИ ПОЛИУРЕТАНОВ Ю.Л. Морозов ООО «НИИ эластомерных материалов и изделий», Москва, Россия mail@niiem.com Полиуретаны (ПУ) – одни из немногих крупнотоннажных полимеров, исходным сырьем для синтеза которых являются реакционноспособные олигомеры (РСО).

Следовательно, роль РСО при получении ПУ чрезвычайно велика.

В докладе рассмотрена химия и технология полиуретанов с точки зрения влияния природы и структуры исходных РСО на кинетику образования, структуру и свойства ПУ, а также на составы композиций и технологию их переработки в ПУ.

Олигомерная природа ПУ определяет многоблочность их молекулярной и микрогетерогенность надмолекулярной структуры. Рассмотрена взаимосвязь реальных свойств ПУ с молекулярными параметрами РСО (ММ, ММР, разветвленность, природа реакционноспособных групп, РТФ). Приводятся соображения по обоснованному выбору РСО для данной области применения ПУ.

На примере микроячеистых полиуретанов (МПУ) показана поэтапная схема создания (включая расчеты) композиций оптимального состава.

Перспективным направлением регулирования свойств ПУ является использование в композициях смесей РСО и ПСО различной природы, в частности приводящих к образованию ВПС.

Вязкость и активность РСО в реакциях уретано- и мочевинообразования определяют технологию их превращения в ПУ (ПУ мочевины) – прежде всего реакционное формование (РФ). Приведены возможные схемы компоновки полиуретановых композиций для РФ: одностадийная, форполимерная, псевдополимерная. Делается вывод о технологических преимуществах последней.

Гетероцепная природа ПУ, наличие в их цепи уретановых, эфирных, мочевинных групп делает возможным их обратное превращение во вторичные РСО, несколько иной, чем исходные РСО структуры. Одним из возможных направлений такой трансформации является термокаталитический гликолиз, широко применяемый в настоящее время для переработки отходов ПУ. На примерах термокаталитического гликолиза различных типов ПУ рассмотрена кинетика этого процесса, приведены оптимальные параметры его проведения, выявлены особенности структуры, свойств и применения вторичных РСО.

ОСОБЕННОСТИ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ КОМПОЗИЦИЙ НА ОСНОВЕ СМЕСЕЙ ЦЕЛЛЮЛОЗА/ЭТИЛЦЕЛЛЮЛОЗА СИНТЕТИЧЕСКИЕ ПОЛИМЕРЫ В.В. Мясоедова, Л.Р. Люсова* Учреждение Российской академии наук Институт химической физики им.Н.Н.Семенова РАН, г.Москва, e-mail: granteк.vera@mail.ru;

*Московская государственная академия тонкой химической технологии им. М.В. Ломоносова Изучение физико-химических свойств смесей термопластичных простых эфиров целлюлозы, а также их производных с другими полимерами, например, полиолефинами и эластомерами, представляет интерес как в научном, так и в практическом плане.

Целлюлоза в качестве самого распространенного на Земле органического полимера, Пленарные доклады входящего в состав растительной клеточной стенки однолетних и многолетних растений, является возобновляемым сырьем. В последнее время значительно возрос интерес к использованию природных полимеров в качестве органических дисперсных наполнителей как в композитах органического происхождения, так и неорганическо органических гибридных материалах. Кроме того, гидроксильные группы целлюлозы легко подвергаются химической модификации. Продуктами реакций замещения OH групп целлюлозы алкильными являются простые эфиры целлюлозы, например, этилцеллюлоза (ЭЦ) и бензилцеллюлоза (БЦ) – линейные термопласты.

Цель настоящей работы - разработка концептуальных подходов к подбору условий образования новых материалов – растворов и расплавов клеевых и герметизирующих композиций на основе. установления закономерностей влияния состава смесей этилцеллюлозы (ЭЦ)/целлюлозы, полиолефинов, поликарбоната, каучуков, ЭЦ, добавок дисперсионных наполнителей, например, - порошковой целлюлозы (ПЦ), углеродных нанотрубок и др. на физико-химические свойства композитов Обнаружены эффекты синергизма и неординарного предельного расширения композита (130%) при переходе от бутадиен-акрилонитрильного каучука (демонстрирующего при идентичных условиях расширение порядка 50% ) к его смесям с этилцеллюлозой определенных составов. Термограммы, записанные для композиции состава ЭЦ-БНК (5:95) при приложенных нагрузках, отличаются тем, что не имеют участка дилатометрического перемещения зонда вверх. Пенетрация зонда при указанных нагрузках в данной композиции происходит как в состоянии высокой эластики, так и в вязкотекучем состоянии, что указывает на возможность переработки таких композиций методами горячего прессования или литья под давлением даже при сравнительно низких температурах 150-200оС. Этот вывод хорошо согласуется с результатами изучения вязкого течения расплавов, дифференциальной сканирующей калориметрии и др.

Композиции на основе смесей этилцеллюлозы и каучука изученных составов могут быть рекомендованы в качестве основы систем, пригодных для литьевого формования, листов, защитных покрытий, клеевых адгезионных и герметизирующих составов для резины, древесных клеевых стыков, а также при изготовлении, например, препрегов.

Перечисленные широкие возможности применения обусловлены возникновением физико-химических параметров полимерных композиций, соответствующих особенностям поведения термоэластопластичных материалов.

Работа выполнена при финансовой поддержке РОСНАУКА ФАЗОВОЕ РАВНОВЕСИЕ В СИСТЕМАХ ЛИНЕЙНЫЙ ПОЛИМЕР – ЖИДКОСТЬ. НОВАЯ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКАЯ ТРАКТОВКА К.В. Почивалов Учреждение Российской академии наук Институт химии растворов РАН, г. Иваново, Россия Новая трактовка фазового равновесия в системах линейный полимер – жидкость базируется на следующих положениях, вытекающих из классических работ С.П.

Папкова, З.А. Роговина и В.А. Каргина и современных представлений об особенностях строения таких полимеров.

1. Растворителем линейного полимера может быть только жидкость, растворимая в нем;

образование концентрированного раствора жидкости в полимере всегда предшествует образованию разбавленного раствора полимера в этой жидкости.

Пленарные доклады 2. Особенность полимерного компонента системы заключается не только в его неоднородности по молекулярной массе, но и в ярко выраженной заторможенности процесса перемещения в пространстве (диффузия) макромолекул и возможности появления в силу этого как достаточно устойчивых (по времени) метастабильных состояний, так и кинетической нереализуемости термодинамически разрешенных процессов.

3. Элементами, определяющими характер внутренней структурной организации линейного полимера как макрофазы, являются части (мономерные звенья и кинетические сегменты) макромолекул, а частицами же, участвующими в межфазном обмене, сами макромолекулы.

Анализ под таким углом зрения имеющихся в литературе и полученных авторами фазовых диаграмм систем высокоэластический (стеклообразный, частично кристаллический) полимер – жидкость дает основание утверждать:

• вне зависимости от характера структурной организации, обусловленной степенью упорядоченности в расположении мономерных звеньев макромолекул по объему линейного полимера, последний является в термодинамическом смысле равновесной (расплав, высокоэластический полимер), либо метастабильной (стеклообразный, частично-кристаллический полимер) жидкостью;

• отличительная особенность частично-кристаллического полимера как высокомолекулярной жидкости – отчетливо выраженная термотропная структурная микронеоднородность;

• из-за различий в кинетической подвижности молекул низкомолекулярных жидкостей, кинетических сегментов и макромолекул в системах линейный полимер – жидкость реализуются два фазовых равновесия – осмотическое и жидкостное.

ПРИНЦИПЫ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ В ПРОЦЕССАХ ФОРМОВАНИЯ, ПЕРЕРАБОТКИ ХИМИЧЕСКИХ ВОЛОКОН И ЭКСПЛУАТАЦИИ ВОЛОКНИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ИХ ОСНОВЕ К.Е. Перепелкин Санкт-Петербургский университет технологии и дизайна Создание новых ориентированных полимерных материалов, в частности волокон, пленок и волокнистых материалов на их основе и, как следствие, развитие материаловедения в этой сфере все в большей степени базируется на законах физики твердого тела, физикохимии полимеров и других фундаментальных наук. Трудами школ А.Ф. Иоффе, Я.И. Френкеля, В.А. Каргина, А.А. Тагер, С.Н. Журкова, Н.М.

Эмануэля, Г.М. Бартенева, Г.Л. Слонимского и многих других отечественных ученых созданы научные предпосылки производства новых полимерных материалов, в частности находящихся в ориентированном состоянии (волокон, пленок). На основе этих работ развивается полимерное материаловедение - от чисто эмпирической прикладной науки об испытаниях к управлению процессами получения, переработки и прогнозированию их эксплуатационных свойств. Этот процесс находится пока в становлении, но уже сложились определенные принципы, которые кратко представлены в данном сообщении на примере волокон и волокнистых материалов Общая схема взаимосвязи структуры, процессов формования, последующей обработки/переработки/эксплуатации на примере химических волокон и нитей приведена ниже. В основе рассматриваемых подходов лежит 4-х уровневая схема структуры и свойств ориентированных полимерных материалов и ее генезис в Пленарные доклады технологии и эксплуатации, включающая морфологические и энергетические характеристики на всех основных уровнях:

- молекулярном уровне, - надмолекулярном (нано-) уровне, - микроуровне (гетерогенная структура волокон), - макроуровне (строение волокнистого материала).

Основные (обобщенные) характеристики структуры применительно к волокнообразующим полимерам, волокнам и волокнистым материалам приведены в таблице. Следует заметить, что рассмотрение структуры и ее взаимосвязи со свойствами включает также весьма важные для полимерных материалов релаксационные (физические) состояния, а соответственно температурные характеристики полимерных материалов (температуры основных фазовых переходов – стеклования и плавления), а также показатели дефектности на всех структурных уровнях.

Сложность рассмотрения структуры и структурной обусловленности свойств с позиций материаловедения приводит к необходимости введения новых интегральных показателей, необходимых для приближенного (инженерного) описания структурных особенностей и их связи со свойствами:

- плотности энергий межатомного взаимодействия в полимерных цепях;

- плотности энергий энергий межмолекулярного взаимодействия;

- относительные энергетические характеристики состояния или относительные температуры (нормированные по отношению к температурам стеклования и плавления), что важно для сравнения деформационных и других свойств различных полимерных материалов, в частности волокон;

- другие показатели, определяющие протекание процессов формования/переработки/эксплуатации.

Так например, сравнение механических свойств (особенно деформационных свойств) различных полимерных материалов, в частности волокон имеет два подхода:

- технический (при одинаковых внешних условиях, особенно при одинаковой температуре), - физический (при эквивалентных - нормированных состояниях по отношению к температурам главных фазовых переходов – стеклования и плавления).

Продолжим рассмотрение нижеприведенной схемы генезиса структуры и свойств волокон в процессах их формования, переработки и эксплуатации волокнистых материалов и изделий. Выбор метода формования (из расплава или раствора) и его условий определяется тремя принципиальными особенностями структуры волокнообразующих полимеров на молекулярном уровне – собственной гибкостью макромолекул, соотношением числа полярных и неполярных функциональных групп в элементарном звене, молекулярно-массовыми характеристиками. Все вместе они являются основными, определяющими температурные характеристики волокнообразующих полимеров и реологические условия формования, образования ориентационной и трехмерной упорядоченности, а также релаксационные процессы при формовании и в сформованных волокнах. Несколько вольно это можно охарактеризовать как «жизнь волокон и волокнистых материалов». Процессы переработки готовых химических волокон и нитей прямо связаны с их физическим (релаксационным) состоянием, определяемым описанными выше особенностями структуры. Важнейшие показатели – сохранение заданных геометрических размеров и К сожалению, в большинстве случаев при рассмотрении особенностей структуры большинство авторов ограничиваются морфологией, а энергетические характеристики структуры и физическое (релаксационное) состояние полимерных материалов, в том числе волокон, остается вне рассмотрения.

Пленарные доклады формы полученных волокнистых материалов и изделий также определяется полнотой протекания релаксационных процессов во время переработки.

Схема генезиса структуры и свойств волокнообразующих полимеров, волокон (нитей) и волокнистых материалов при получении, переработке и эксплуатации (на примере химических волокон и волокнистых материалов) приведена ниже.

Молекулярная Свойства структура волокно волокно- образующих образующих полимеров полимеров ФОРМОВАНИЕ ВОЛОКОН / НИТЕЙ Кристаллизация, ориентирование, Надмолекулярная релаксация, структура и Свойства модифицирование микроструктура волокон волокон ПЕРЕРАБОТКА (ПОЛУЧЕНИЕ Строение ВОЛОКНИСТЫХ СТРУКТУР) волокнистых материалов и Прядение (кручение), изделий ткачество, вязание, плетение,.и т.п.

Получение комбинированных Свойства материалов, бумаг, волокнистых композитов и др.

материалов, их сложных структур безопасность ЭКСПЛУАТАЦИЯ ИЗДЕЛИЙ Изменение Эксплуатационн структуры ая надежность, волокнистых сохранение материалов при свойств при эксплуатации эксплуатации Пленарные доклады Таблица.

Основные структурные характеристики волокнообразующих полимеров, волокон и волокнистых материалов на их основе 1-й уровень 2-й уровень 3-й уровень 4-й уровень Молекулярная Надмолекулярная Микроструктура. Макроуровень структура (нано-) структура волокон) (волокнистый материал) Морфологические характеристики структуры 1. Конфигурация 1. Фибриллярная 1. Поперечник 1. Расположение элементарных аморфно- волокон волокон и нитей:

звеньев, кристаллическая 5 – 50 мкм координационная конформационный структура. 2. Число (трехмерная), набор Координационная структурных ориентационная макромолекул (кристалличность) и слоев 2 – 5 упорядоченность.

ориентационная 3. Удельная 2. Объемное 2. Молекулярная упорядоченность. внешняя заполнение масса поверхность: волокнами V = 0,15 - 0. М=20000 – 200000 2 Размеры фибрилл обычных волокон поперечник 10 - 50 нм 0,2 – 1,0 м2 / г (до 1106).

длина 5000 – 20000 нм микроволокон 3. Размеры 5 – 10 м3 / г) 2. Степень макромолекул:

длина 200 – 600 нм кристалличности 4. Удельная 40 – 90 % пористость (до 6000 нм) 0,01 – 0,05 см3 / г 3. Размеры поперечник 0,4 – структурных 5. Удельная нм образований: внутренняя 4. Длина поперечник фибрилл поверхность:

статистического 5 – 10 м2 / г 5 – 50 нм сегмента:

длина кристаллитов гибкоцепные 10 – 100 нм 1,5 – 3 нм полужесткоцепные длина аморфных областей 5 – 50 нм 3-10 нм 4. Средний угол жесткоцепные разориентации:

10 – 250 нм кристаллитов 5 – 10 аморфных областей 10 – 20 5. Доля проходных молекул в кристаллитах КСЦ 0,7 – 0, КВЦ 0,95 – 1, Доля держащих нагрузку молекул:

КСЦ 0,05 – 0, КВЦ 0,4 – 0, Пленарные доклады Продолжение таблицы Энергетические характеристики структуры 1. Энергии 1. Энергии 1. Удельная В текстиле:

межатомных связей: межмолекулярных поверхностная силы (энергия) одинарных связей 4 – 40 кДж / энергия 15 – 60 мкДж фрикционного 200 – 300 кДж / моль моль / моль взаимодействия.

полуторных 2. Плотность Силы сдвига 300 – 500 кДж / моль энергии волокон двойных межмолекулярных Fсдв = 0,1 – 400 – 600 кДж / моль связей cН/мм.

0,3 – 1,3 кДж / см 2. Плотность энергии Коэффициент межатомных связей трения 0.2 - 0. 9 – 30 кДж / см 3. Внутреннее В композитах:

вращение: силы адгезии разность энергий (сдвига);

ротамеров 3 – 10 кДж напряжение / моль сдвига потенциальный Fсдв = 20 - барьер вращения 10 – МПа.

90 кДж / моль Примечания: l и d – поперечник и длина структурного элемента;

КСЦ – кристаллиты со складчатыми цепями;

КВЦ – кристаллиты с выпрямленными цепями Для полимерных материалов, в частности волокон и волокнистых материалов, характерно относительно быстрое старение. Старение в общем случае происходит в результате протекания процессов хемо- и механохимической деструкции;

возможно также протекание процессов структурирования (сшивки). Эксплуатационные характеристики - сохранение свойств - определяются структурой на всех 4-х уровнях и ее сохранением в условиях внешних воздействий - физических полей (термических, радиационных), влаги, химически активных сред и т. п. Прогнозирование эксплуатационной надежности и безопасности волокнистых материалов и изделий, допустимых сроков службы, также возможно только на основе принципов и законов материаловедения.

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ В ФИЗИКОХИМИИ ПОЛИМЕРОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ РЕСУРСОВ OPEN SOURCE М.Е. Соловьев Ярославский государственный технический университет, г. Ярославль, Россия Открытое программное обеспечение, поддерживаемое сообществом Open Source, для научных и образовательных учреждений является прекрасной альтернативой коммерческим программным продуктам, позволяя на высоком научном уровне решать задачи, связанные с математическим моделированием различных процессов и систем, обеспечивать компьютерную поддержку исследований, не нарушая при этом законодательство о защите интеллектуальной собственности и не затрачивая лишних средств на приобретение коммерческих программ.

Пленарные доклады Цель настоящей лекции - дать обзор наиболее популярных программных продуктов, относящихся к ресурсам Open Source, с примерами их применения для решения задач математического моделирования в физикохимии и технологии переработки полимеров.

В лекции рассматриваются следующие основные вопросы:

1. Основные возможности операционной системы Linux Ubuntu.

2. Универсальные языки программирования. Возможности компилятора g++ и библиотеки Qt для создания графических интерфейсов пользователя.

3. Автоматизация вычислений с помощью пакетов Scilab и wxMaxima при решении задач математического моделирования в физикохимии и технологии переработки полимеров.

4. Химическая информатика в Linux.

5. Компьютерная химия с ресурсами Open Source: молекулярная механика, молекулярная динамика, квантово-химические расчеты.

6. Численные методы решения инженерных задач с ресурсами Open Source: расчеты напряженно-деформированного состояния, прочностные расчеты, автоматизация проектирования изделий.

7. Автоматизация подготовки научно-технической документации: OpenOffice как альтернатива Microsoft Office.

Устные доклады. Секция ПЕРЕРАБОТКА ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ В ВОЛНЕ ФИЛЬТРАЦИОННОГО ГОРЕНИЯ М.В. Салганская, С.В. Глазов, Е.А. Салганский Институт проблем химической физики РАН, Черноголовка Современные методы переработки и утилизации полимеров, в том числе их отходов, должны удовлетворять требованиям по экологии, быть экономически выгодными.

Метод газификации в фильтрационном режиме со сверхадиабатическими разогревами, разработанный в ИПХФ РАН и уже используемый для утилизации некоторых видов отходов [1,2], может быть успешно применен и при переработке полимерных материалов, не подлежащих вторичному использованию. Преимуществами этого метода по сравнению с другими техническими решениями являются: высокий энергетический КПД процесса, низкое содержание токсичных веществ в продуктах сгорания, что резко снижает стоимость очистных сооружений, и возможность утилизации тепловой энергии, выделяющейся при сгорании отходов, что может повысить экономическую эффективность производства.

Изучение закономерностей фильтрационного горения смесей, содержащих полимеры, представляет серьезный практический интерес в связи с резко возрастающим многообразием и высокими темпами роста производства полимерных материалов во всем мире. Причем, вопрос утилизации этих материалов до сих пор не решен, несмотря на то, что, являясь продуктом высокотехнологичной химической промышленности, данный вид отходов представляет серьезную экологическую опасность. Поэтому, работа строилась таким образом, чтобы результаты полученных исследований можно было применить при разработке конкретной технологии.

В работе представлены результаты экспериментального исследования основных характеристик процесса воздушной газификации в фильтрационном режиме некоторых видов полимерных материалов (в частности, полиэтилена и полиуретана) в смеси с инертным наполнителем и дополнительным углеродным топливом. Определены границы оптимальных условий газификации, обеспечивающих самоподдерживающийся режим волны фильтрационного горения. Найдены условия существования самоподдерживающихся режимов горения смесей без дополнительного топлива.

При фильтрационном горении смесей, содержащих полимерные материалы, обнаружено побочное явление, связанное с плавлением полимера, и приводящее к пространственной неустойчивости волны горения. Полученные результаты и представления учитывались при разработке технологии утилизации ТБО и использовались при создании технологии по проекту "Разработка процесса и оборудования для обезвреживания мягких хозяйственных отходов, загрязненных тритием".

Работа выполнена при частичной поддержке РФФИ (проект № ).

1. Патент РФ 2062284. Способ переработки горючих отходов типа изношенных шин или подобных резиновых отходов. Манелис Г.Б., Полианчик Е.В., Фурсов В.П., Червонный А.Д., Альков Н.Г., Рафеев В.А., Черемисин В.В., Юданов А.А., публ.

20.06.1996.

2. Патент РФ 2150045. Способ переработки горючих твердых бытовых отходов.

Манелис Г.Б., Фурсов В.П., Полианчик Е.В., публ. 27.05. Устные доклады. Секция ФАЗОВЫЙ АНАЛИЗ СИСТЕМЫ АЦЕТАТ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ (РАЗНОЙ СТЕПЕНИ АЦЕТИЛИРОВАНИЯ) – НИТРОМЕТАН А.Б. Шиповская1, Н.О. Гегель1, С.Ю. Щеголев1, ГОУ ВПО «Саратовский государственный университет им. Н.Г.Чернышевского»

Россия, 410012 г. Саратов, ул. Астраханская, Учреждение Российской академии наук Институт биохимии и физиологии растений и микроорганизмов РАН Россия, 410049, г. Саратов, просп. Энтузиастов, Методами поляризационной микроскопии, поляриметрии, спектров мутности, дифференциально-термического, рентгеноструктурного и реологического анализа изучено фазовое разделение в системе ацетат целлюлозы (разной степени ацетилирования)–нитрометан. Особое внимание уделено эффектам оптической активности при разделении фаз. Использовали триацетат (ТАЦ) и диацетат целлюлозы (ДАЦ) с содержанием связанной СН3СООН = 62.2 и 55.2% и близкой степенью полимеризации ~300. Нитрометан – специфический растворитель, взаимодействует преимущественно с гидроксильными группами ацетатов целлюлозы.

Фазовая диаграмма пары ТАЦ–нитрометан характеризуется сочетанием трех типов фазовых равновесий: аморфного с ВКТС, жидкокристаллического (ЖК) и кристаллического;

пары ДАЦ–нитрометан – аморфного (ВКТС) и ЖК типов.

Кристаллического фазового разделения в системе ДАЦ–нитрометан не обнаружено.

Специфика взаимодействия нитрометана с полярными группами эфира целлюлозы приводит к смещению (по мере уменьшения степени эфиризации образцов) бинодали, ВКТС и границы существования ЖК фазы в область более низких температур и высоких концентраций полимера на квазибинарном сечении температурно концентрационного поля диаграммы состояния.

Установлено, что при фазовом разделении наблюдается изменение надмолекулярной структуры ацетата целлюлозы. Это выражается в варьировании в широких пределах величины удельного оптического вращения [], инверсии знака [], трансформировании формы кривых дисперсии оптического вращения, в изменении длины волны оптически активных электронных переходов и значений вращательных констант в зависимости от положения конфигуративной точки системы на диаграмме состояния. Скорость конформационных превращений тем больше, чем выше степень ацетилирования полимера, а для образцов с одинаковой – чем выше концентрация раствора и ниже исследуемая температура внутри области разделения фаз. При обработке дисперсионных кривых по уравнению Друде-Моффита-Янга в области существования ЖК состояния выявлен новый оптически активный электронный переход, не свойственный изотропным растворам, и связанный, вероятно, с формированием сложно построенных пространственных структур.

Построена обобщенная фазовая диаграмма системы ацетат целлюлозы (разной степени ацетилирования)–нитрометан в широком интервале концентраций и температур, отражающая не только влияние степени ацетилирования образцов на положение граничных кривых фазового разделения, но и изменение оптической активности при перемещении конфигуративной точки вдоль оси составов. Высказано предположение, что процесс формирования лиотропной ЖК фазы в системе оптически активный (хиральный) полимер–ахиральный растворитель связан не только с геометрическим упорядочением макромолекул, но и с поворотными стереомерными превращениями.

Устные доклады. Секция ПЕРЕРАБОТКА СМЕСЕЙ ПОЛИМЕРОВ ЧЕРЕЗ РАСТВОР М.Ю. Бокша, Ю.А. Наумова, Ю.Н. Филатов Московская государственная академия тонкой химической технологии им. М.В.Ломоносова, г. Москва, Россия Государственный научный центр Научно-исследовательский физико-химический институт им. Л.Я. Карпова, г. Москва, Россия Современные требования к техническим изделиям ставят вопрос о расширении спектра свойств полимерных материалов, применяемых при их изготовлении. Одним из решений является использование смесей полимеров с их последующей переработкой через раствор. Данный способ позволяет более глубоко раскрыть мало изученный потенциал исходных компонентов.

Но прежде чем говорить о переработке, нужно получить раствор. А это не так просто!

Способность полимеров растворяться или набухать обусловлена многими факторами.

Наиболее значимым является природа полимера и растворителя, а вернее их сродство.

В настоящее время в качестве признака сродства принята близость энергии межмолекулярного взаимодействия, мерой которого в свою очередь является параметр растворимости Гильденбранта. Чем ближе параметры растворимости полимера и растворителя друг к другу, тем больше вероятность растворения. Но, к сожалению, близость значений параметров растворимости еще не говорит о растворяющей способности полимера к данной жидкости. При этом, имеющиеся литературные данные порой бывают противоречивы. Так, например, значения параметра растворимости для фторполимеров колеблются от 13-20 (МДж/м3)0.5. Именно такое различие в данных и послужило толчком для определения параметра растворимости фтор полимеров выпускаемых в настоящее время в РФ. Нами проведено как расчетное, так и экспериментальное определение параметра растворимости 11 видов полимеров в растворителях. Осуществлено сравнение полученных данных с литературными. И показано, что параметр растворимости для фторполимеров составляет 13 15(МДж/м3)0.5.

Следующим этапом к переработке смесей полимеров через растворы была оценка совместимости полимеров через раствор. В данном случае мы говорим о технологической совместимости, так как «термодинамическая несовместимость полимеров является правилом, а совместимость исключением». Была исследована технологическая совместимость 20 видов полимеров (пластики, эластомеры, термоэластопласты) в 6 растворителях методом, предложенным Добри и Бойер Кавеноки, и было выявлено 44 пары технологически совместимых полимеров в различных растворителях. В нашей работе также было показано влияние растворителя на совместимость полимеров через раствор.

Из выбранных технологически совместимых пар были составлены адгезионные композиции, а также получены микро волокнистые фильтрующие материалы.

Устные доклады. Секция МЕХАНОИНИЦИИРУЕМЫЕ СТРУКТУРНЫЕ И ХИМИЧЕСКИЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ В РАСТВОРАХ ХИТОЗАНА И.М. Липатова Учреждение Российской академии наук Институт химии растворов РАН, 153045, г. Иваново, ул. Академическая, д. 1. E-mail:aay@isc-ras.ru Хитозан – полиглюкозамин животного происхождения – представляет собой ионогенный полисахарид с комплексом весьма ценных в практическом отношении свойств. Технологичность, обусловленная растворимостью хитозана в слабокислых водных растворах, позволяют получать из этого полимера пленки, аппреты, гранулы, микрокапсулы и мембраны, а также матрицы-носители для производства лекарственных препаратов. В представленной работе исследована возможность и эффективность использования гидроакустического воздействия, реализуемого в роторно-импульсных аппаратах (РИА), для целенаправленного регулирования структурно-чувствительных свойств растворов хитозана.

Влияние гидроакустического воздействия на структурно чувствительные свойства жидкофазных полимерных систем обусловлено комплексным действием двух определяющих факторов: ультразвуковой кавитации и высоких однонаправленных сдвиговых напряжений, которым жидкость подвергается в узких зазорах между элементами ротора и статора РИА. Вклад каждого из этих составляющих гидроакустического воздействия в процесс динамического структурообразования в жидкофазных полимерных системах определяется не только режимными параметрами обработки, но и в значительной мере концентрацией полимера в обрабатываемых растворах. Для растворов хитозана экспериментально установлено существование как минимум двух областей концентрации растворов, отличающихся откликом на гидроакустическое воздействие. Условная граница между двумя областями соответствует излому на кривой зависимости эрозийной активности кавитации, генерируемой в растворах хитозана, от их концентрации. При обработке растворов образцов хитозанов различной ММ, вязкость которых не достигала области активного подавления кавитации, наблюдалось снижение их характеристической вязкости и константы Хаггинса, а также увеличение массовой плотности и снижение влагопоглощающей способности формуемых из них пленок. При механической обработке более концентрированных растворов, вязкость которых соответствует области подавления кавитации, было получено увеличение характеристической вязкости полимера. Образцы хитозана с относительно низкой степенью деацетилирования, обработанные в РИА в условиях подавления кавитации, приобретали свойства редкосшитых гелей, из которых после высушивания были получены быстро и сильно набухающие пленки (степень набухания до 12 000%), не растворимые в воде. В докладе продемонстрированы возможности механо-химического способа получения формоустойчивых гидрогелей хитозана без использования традиционных агентов химической сшивки.

Установлено, что обработка в РИА растворов хитозана любой концентрации приводит к увеличению разрывной нагрузки формуемых из них пленок в среднем на 30-40%, что обусловлено повышением однородности структуры. Установлено, что подбором оптимальных параметров механической обработки формовочных растворов можно достичь аномально высокого прироста (до 70%) прочности пленок.

Работа выполнена при финансовой поддержки Программы ОХНМ - 5 «Создание новых видов продукции из минерального и органического сырья».

Устные доклады. Секция ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ВОДЫ С ЦЕЛЛЮЛОЗОЙ О.В. Романкевич, О.А. Гаранина, Я.О. Романкевич Киевский национальный университет технологий и дизайна, г. Киев, Украина Взаимодействие воды и других низкомолекулярных соединений с полимерами, в частности, с целлюлозой, влияет на процессы синтеза полимеров, их переработку и на свойства полимерных материалов. При крашении, при мембранной технологии процессы массопереноса трактуются с двух принципиально отличных позиций:

растворение низкомолекулярного вещества в полимерной матрице или поток по капиллярам в полимерной матрице. Второй, коллоидный подход, с одной стороны основан на морфологических особенностях природных полимеров, а сдругой стороны с отнесением в давней истории полимеров к области коллоидной химии.

Изотерму адсорбции воды целлюлозой можно условно разделить на три участка:

«ленгмюровский», «БЭТ» и «капиллярной конденсации». В качестве доказательства справедливости коллоидно-химического подхода к процессам сорбции воды, красителей полимерами используется возможность описания процессов сорбции с использованием уравнений Ленгмюра, БЭТ и Дубинина применительно к различным участкам сорбционной изотермы.

Использование представления об образовании сольватов позволило нам получить для давления паров над растворами при абсорбции уравнения аналогичные по форме уравнению Ленгмюра при протекании сольватации только в первой сольватной оболочке и уравнению БЭТ при сольватации в первой, второй и т.д. координационных сферах. Однако, эти уравнения не описывают всю кривую абсорбции паров раствором, включая участок, который при адсорбционных исследованиях часто относится к «капиллярной конденсации».

Цель работы: получить термодинамическую трактовку «третьей» стадии сорбции в рамках абсорбции. В работе процесс абсорбции рассматривался как процесс экстракции: распределение растворяемого компонента между двумя фазами при равновесии. Для относительного давления паров над раствором ( p / pO ) получено уравнение: p / pO = e exp[ ( hV hS ) / RT ]x S, где x S - мольная доля в растворе, hV и hS - изменения парциальных мольных энтальпий при образовани пара и раствора i - того компонента, соответственно. Для реальных растворов введен фактор эффективности e, чтобы изменения парциальной мольной энтропии i - того компонента ( s i ) в паре и в растворе описывались уравнениями s i = R ln( ei x i ).


Экспоненциальный сомножитель в уравнении учитывает межмолекулярное взаимодействие в растворе и, возможно, его вклад в величину коэффициента активности. Для идеальной системы тепловые эффекты равны нулю и e = 1, как следствие, уравнение превращается в уравнение Рауля.

Использование этого уравнения для паров воды над раствором воды в серной кислоте позволяет описать все три учсатка изотермы сорбции, включая участок «капиллярной конденсации». Для паров воды над целлюлозой удается качественно описать всю изотерму сорбции на основании величин изменения парциальной мольной энтальпии растворения воды в целлюлозе. Необходимо подчеркнуть, что величина e для паров воды над целлюлозой стремится к единице при подходе кривой к так называемому участку «капиллярной конденсации».

Устные доклады. Секция ИЗУЧЕНИЕ МЕХАНИЗМОВ ИЗМЕНЕНИЯ РАЗЛИЧНЫХ СВОЙСТВ ХЛОПКОВОЙ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ ПРИ УВЛАЖНЕНИИ Е.Н. Якунина, А.П. Морыганов УРАН Институт химии растворов Российской академии наук, г. Иваново, Россия Хорошо известна значительная зависимость основных свойств целлюлозных волокон (физико-механических, теплофизических, электрических, диффузионных и др.) от влагосодержания. Это открывает возможность в существенной степени влиять на процессы их переработки и в определенных пределах регулировать эксплуатационные свойства изделий из целлюлозных материалов. Для оптимизации параметров увлажнения необходима информация о конкретных молекулярных механизмах, определяющих закономерности изменение различных свойств целлюлозных материалов под действием сорбированной влаги. Целью данной работы являлось количественная оценка влияния поглощенной воды на ряд практически важных свойств хлопковых волокон и выявление взаимосвязи наблюдаемых закономерностей с изменениями структуры и релаксационного состояния увлажняемой целлюлозы.

Выявлено повышение ( 20%) разрывной нагрузки (РН) волокон при переходе от сухого к набухшему состоянию. Данный факт интерпретирован с позиций концепции, согласно которой в результате пластифицирующего действия сорбируемой влаги происходит релаксация внутренних напряжений, накопленных в волокнах в процессах переработки и сушки, и восстанавливается наиболее равновесное структурное состояние, характерное для сформированного в природных условиях нативного хлопка.

Поскольку состояние кристаллической структуры хлопковой целлюлозы также определяется уровнем внутренних напряжений, то наблюдается хорошая корреляция в ходе зависимостей поперечного размера кристаллитов (L002) и разрывной нагрузки волокон от их влагосодержания (). Различия отмечены лишь в интервале значений от 0 до 1,5 %, где величины РН и разрывного удлинения возрастают в меньшей степени, а L002, наоборот, в большей степени, чем при 1,5 %. На основе проведенного сопоставления сделан вывод о том, что первично сорбируемая влага селективно поглощается дезорганизованными при сушке участками поверхностного слоя кристаллитов. Из производственной практики хлопкопрядения известно, что при влажности окружающего воздуха () больше 65-70 % исчезают трудности, связанные с электриза-цией волокон. Использование в данной работе образцов хлопковой целлюлозы с рентгенографически охарактеризованными параметрами надмолекулярной структуры волокон с различной влажностью обеспечило возможность точного расчета гидратных чисел гидроксильных групп на разных этапах увлажнения. Показано, что при 65 % и 7,0 % все доступные гидроксильные группы гидратированы в соотношении 1:1. Наличие гидратного слоя уменьшает вероятность образования статических зарядов и облегчает их стекание. Измерениями установлено, что при 65 %, когда начинает формироваться вторичный гидратный слой из молекул слабо связанной воды, происходит резкое увеличение диэлектрической проницаемости увлажненных хлоп-ковых волокон.

Выявлено повышение динамического коэффициента трения хлопчатобумажных нитей по мере роста влагосодержания. Наиболее заметный рост этой характеристики фрикционных свойств наблюдается при 85 % (10,5-11,0 %), когда в аморфных областях целлюлозы развивается взаимосогласованная подвижность кинетических элементов. Ее проявление может обусловливать усиление молекулярного сцепления контактирующих поверхностей волокон. В экспериментах, проведенных по специально разработанной методике, установлено, что указанные условия обеспечивают также кинетические предпосылки для диффузионного переноса молекул прямых красителей.

Устные доклады. Секция ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЗМОВ СВЯЗЫВАНИЯ ВОДЫ ХЛОПКОВОЙ ЦЕЛЛЮЛОЗОЙ НА ОСНОВЕ СОРБЦИОННЫХ И ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ Н.А. Якунин, А.В. Баранов* УРАН Институт химии растворов Российской академии наук, г. Иваново, Россия * Ивановская государственная текстильная академия, г. Иваново, Россия Одной из актуальных проблем переработки хлопковых волокон в текстильные изделия является их электризация, существенно усложняющая ход технологических процессов.

Наиболее часто для стабилизации процесса переработки хлопка в пряжу и улучшения ее качества используют прием поддержания влажности волокон и окружающего воздуха на определенном уровне. Для обоснованного выбора данных параметров, подбор которых обычно производится эмпирическим путем, необходимы четкие физико-химические представления о молекулярных механизмах, отвечающих за изменение различных свойств хлопковых волокон под действием сорбированной влаги.

Целью данной работы являлось детальное изучение процесса сорбции и связывания воды хлопковыми волокнами параллельно с исследованием диэлектрического поведения системы целлюлоза – вода.

Установлено, что на зависимостях диэлектрических величин от активности водяного пара (р/ро) наряду с характеристическими участками, проявляющимися также и на изотермах равновесного влагопоглощения, наблюдается появление новых. Это обусловлено влиянием на диэлектрические характеристики не только параметров сорбционного процесса, но также и факторов, определяющих ориентационную поляризацию сорбированных молекул воды.

В интервале р/ро от 0 до 0,05 отмечен резкий рост влагопоглощения примерно до 1,5 % ной влажности волокон, связанный с локализацией молекул воды в элементах неравновесного свободного объема целлюлозной матрицы. Выявленная в калориметрических измерениях высокая экзотермичность начальной стадии сорбции связана с протеканием процесса рекристаллизации, изученного ранее с помощью метода рентгенографии. Сильное межмолекулярное взаимодействие с целлюлозой первично сорбированных молекул воды, существенно ограничивающее их ориентационные возможности, а также резкое снижение количества гидроксильных групп в неупорядоченных областях полимера, обусловливают аномально низкие значения диэлектрических характеристик в данном диапазоне р/ро.

Показано, что в интервале значений р/ро, превышающих 0,05, диэлектрические характеристики системы становятся более зависимыми от ориентационной поляризации молекул воды, что позволило выявить различные формы ее связывания целлюлозой: Первоначально (до р/ро0,25) ее взаимодействие осуществляется с первичными гидроксильными группами, что сопровождается незначительным повышением диэлектрических величин. Затем в диапазоне р/ро от 0,25 до 0, происходит гидратация вторичных гидроксильных групп с образованием более слабых водородных связей, что обусловливает более интенсивный рост диэлектрических характеристик. При р/ро0,65 формируется вторичный гидратный слой, удерживаемый первым за счет более слабых взаимодействий. Это вызывает значительный рост диэлектрической проницаемости (').

Кроме зависимости от степени подвижности сорбированной воды диэлектрические характеристики, по аналогии с изотермой сорбции, оказались чувствительными также к изменению релаксационного состояния аморфных областей целлюлозы (р/ро0,85) и появлению в ней конденсационной влаги (р/ро0,98).

Устные доклады. Секция БИНАРНАЯ КАТАЛИТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ДЛЯ СОЗДАНИЯ ВЫСОКОПРОЧНЫХ КОНСТРУКЦИОННЫХ ПОЛИУРЕТАНОВ С РЕГУЛЯРНОЙ СТРУКТУРОЙ В.В. Терешатов, Е.Р. Волкова, В.Ю. Сеничев, М.С. Федосеев, М.А. Макарова, Ж.А. Внутских Учреждение Российской академии наук Институт технической химии УрО РАН, г. Пермь, Россия В рамках структурно–кинетического подхода, используемого при изучении формирования жестких полимерных материалов, процесс формирования материала рассматривается как образование гетерогенной системы, состоящей из непрерывной сшитой полимерной матрицы, в которой диспергированы участки рыхлой сетки и непрореагированных компонентов. В работе [1] показано, чем с большей скоростью протекают реакции гелеобразования, тем более неоднородной может быть структура материала. Широкие возможности управления процессами структурообразования полиуретановой композиции могут быть обеспечены оригинальной каталитической системой и сочетанием олигомеров с разной реакционной способностью.

Разработка эффективной гомогенной каталитической системы основана на известном явлении синергизма в действии таких катализаторов уретанообразования, как третичные амины и –дикетонаты переходных металлов [2]. В качестве объекта исследования была выбрана каталитическая система на основе трисацетилацетоната железа (III) и полиола N,N,N,N–тетракис–(–2–гидроксипропил)–этилендиамина, который благодаря наличию в его молекуле третичных атомов азота является катализатором реакции уретанообразования.

Сравнительная каталитическая активность исследуемых катализаторов была изучена при температуре 20±10С на модельной системе при концентрации катализатора 5·10– моль/г. В результате проведенных исследований установлено, что смесь железосодержащего катализатора с N,N,N,N–тетракис–(–2–гидроксипропил)– этилендиамином проявляет эффект синергизма. Показано, что использование такой смеси позволяет повысить скорость реакции уретанообразования в 7,5 раз по сравнению с одним трисацетилацетонатом железа (III), в 72 раза по сравнению с одним N,N,N,N–тетракис–(–2–гидроксипропил)–этилендиамином и в 360 раз для системы без катализатора.


Таким образом, использование в низкотемпературном синтезе сочетания катализаторов различной природы позволяет создать условия для целенаправленного синтеза жестких реактопластов с регулярной структурой.

На основании проведенных исследований был разработан базовый вариант полиуретанового композита на основе смеси олигоэфиров и полиизоцианата с использованием бинарной каталитической системы.

Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (проект 09–03–00196).

1. Межиковский С.М. Физико–химия реакционноспособных олигомеров:

термодинамика, кинетика, структура. – М.: Наука, 1998. 233с.

2. Саундерс Дж. Х., Фриш К.К. Химия полиуретанов. – М: Химия, 1968. 470с.

Устные доклады. Секция РЕОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ДИСПЕРСИЙ НА ОСНОВЕ ЭПОКСИДНЫХ ОЛИГОМЕРОВ Л.Б. Кандырин, А.И. Саматадзе, П.В. Суриков, В.Н. Кулезнев Московская государственная академия тонкой химической технологии имени М.В.Ломоносова Исследовано влияние концентрации твердых и жидких дисперсных фаз (маршалита, воды и глицерина) в эпоксидных олигомерах на реологические свойства дисперсий.

Показано, что реологические свойства дисперсий определяются не только природой вводимых компонентов, но и фазовой структурой дисперсий. Увеличение концентрации дисперсий веществ находящихся как в твердом, так и в жидком агрегатном состоянии в матрице эпоксидного олигомера приводит к значительному увеличению вязкости исследованным систем. Зависимость вязкости исследованных систем от содержания дисперсной фазы является нелинейной. Характерным отличием зависимостей для эмульсий является наличие резкого максимума вязкости с последующим ее падением, что объясняется явлением обращения фаз.

Зависимость возрастания вязкости при небольших концентрациях дисперсной фазы (до 10% об.) хорошо аппроксимируется уравнением Тэйлора, связывающего относительную вязкость эмульсий с объемной доли дисперсной фазы () с учетом значений вязкости дисперсионной среды (1) и дисперсной фазы (2).

2 + = 1+ 1 отн 2 ( + ) 1 Величина коэффициента стоящего перед значением объемной доли дисперсной фазы принимает значения: для твердой дисперсной фазы (12) - 2,5, т.е. коэффициента из уравнения Эйнштейна, а для жидкой дисперсной фазы (для исследованных дисперсий 12) около 1,0. Подобное поведение эмульсий с относительно низкой вязкостью дисперсной фазы, скорее всего, связано с высоким значением межфазного натяжения.

При этом дисперсная фаза в эмульсии формируется в виде мелких сферических капель, что было подтверждено микроскопическим исследованием эмульсий. Размер капель составлял несколько десятков микрометров. Характерный размер частиц маршалита 5- 10 мкм.

Реологическое поведение исследованных дисперсий в более широком интервале концентраций (до 50-60% об.) описывает степенная зависимость, связывающая рост вязкости с уменьшением «свободного» объема наполненного материала f = (max-), доступного для заполнения частицами наполнителя:

) Ke, = К ( отн max где – объемная доля наполнителя в смеси, max – предельно возможная объемная доля наполнителя при его плотной упаковке или при обращении фаз эмульсии, Ке показатель степени. Анализ экспериментальных данных позволил установить, что Ке принимает те же значения, что и коэффициент, стоящий в уравнении Тейлора.

Получены также результаты исследования влияния добавок, изменяющих величину межфазного натяжения (поверхностно активных веществ (ПАВ) ионогенной и неионогенной природы). Введение ПАВ приводит к уменьшению размера частиц в эмульсиях и к более резкому возрастанию величины вязкости.

Таким образом, проведенное исследование показало, что реологическое поведение дисперсий на основе эпоксидных олигомеров определяется не столько природой вводимых компонентов, сколько коллоидной структурой формируемых дисперсий.

Устные доклады. Секция ВЛИЯНИЕ ДОБАВОК ПОЛИАМИДОКИСЛОТЫ НА МЕХАНИЗМ ОТВЕРЖДЕНИЯ ЭПОКСИНОВОЛАЧНОЙ СМОЛЫ И ПРОЧНОСТЬ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ И.М. Карзов1, К.Б. Вернигоров1, Ю.Г. Костина2, А.В. Шапагин3, Ю.Г. Богданова1, А.Ю. Алентьев1, МГУ имени М.В. Ломоносова, Химический факультет Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева РАН Институт физической химии и электрохимии им А.Н. Фрумкина РАН г. Москва, Россия ilykar@gmail.com Изучение механизмов отверждения полимерных связующих является ключевой проблемой при создании полимерных композиционных материалов (ПКМ), поскольку механизм отверждения определяет адгезию полимерных связующих к наполнителю.

Наиболее широко для производства ПКМ используются эпоксидные связующие (ЭС), являющиеся хорошими адгезивами к большинству армирующих волокон. Для улучшения физико-механических характеристик ЭС широкое распространение получили различные методы их модификации, одним из которых является введение в ЭС термопластичных полиимидов и их прекурсоров (полиамидокислот, ПАК).

В работе исследовано влияние добавок ПАК (0-10)% на механизм отверждения эпоксиноволачной смолы (ЭНС) и проведено сопоставление полученных результатов с прочностью на разрыв микропластиков, армирующим элементом которых является нить углеволокна «УКН», а связующим – система ЭНС-ПАК.

Методом ИК-Фурье спектроскопии показано, что в области концентраций (0-3)% ПАК является соотвердителем ЭНС, причем 3% содержание ПАК соответствует максимальному участию ее амидных групп в раскрытии эпоксидных групп ЭНС на поверхности отвержденного образца. Дальнейшее увеличение содержания ПАК приводит к снижению степени раскрытия эпоксидных групп из-за имидизации ПАК.

Методом сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) показано, что полученный результат обусловлен фазовым разделением в системе ЭНС-ПАК при отверждении в области концентраций ПАК 5%.

Расчеты работы адгезии отвержденных образцов связующего к модельным жидкостям (вода, октан) с использованием данных метода смачивания показали, что максимальная концентрация ПАК (3%), при которой система ЭНС-ПАК еще гомогенна, обеспечивает максимальную адгезию отвержденного связующего как к полярной, так и к неполярной фазе. Полученный результат показывает, что адгезионное взаимодействие волокно связующее в исследованном микропластике может обеспечиваться как за счет полярных, так и за счет дисперсионных межмолекулярных сил.

Установлено, что 3% содержание ПАК в ЭНС обеспечивает максимальную прочность на разрыв микропластика, что согласуется с данными ИК-Фурье спектроскопии, СЭМ и метода смачивания. Устойчивость модифицированного связующего к воздействию ионизирующего излучения и других экстремальных факторов космического пространства указывает на перспективы использования углепластиков на основе модифицированной ЭНС в качестве материалов авиационного и космического назначения.

Устные доклады. Секция ПОЛИМЕРНЫЕ МОЛЕКУЛЯРНЫЕ КОМПОЗИТЫ – ОЖИДАНИЯ И РЕЗУЛЬТАТЫ С.В. Котомин, В.Г. Куличихин Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева РАН, г. Москва, Россия Крупнейшим достижением отечественной химической науки и технологии в прошлом веке было создание и организация промышленного производства высокопрочных волокон СВМ и Армос на основе жесткоцепных гетероарамидов полиамидбензимидазола и его сополимеров. По своим физико-механическим и адгезионным свойствам отечественные волокна до сих пор превосходят арамидные волокна Кевлар на основе поли- п-фенилентерефталамида, разработанные в США фирмой Дюпон.

Волокна СВМ и Кевлар широко используются для армирования пластиков, применяемых в различных отраслях современной техники. С появлением жесткоцепных полимеров началось интенсивное изучение молекулярных композитов, в которых армирующая фаза из жесткоцепного полимера диспергирована на молекулярном уровне и равномерно распределена в матрице из гибкоцепного полимера, что позволяет создавать прочные и жесткие полимерные материалы при небольшом содержании жесткоцепного компонента. Теоретические основы создания молекулярных композитов были рассмотрены в работах П.Флори свыше 50 лет назад, но только в 80 х годах прошлого века в США и Японии появились первые патенты на эти материалы.

Основная проблема при создании молекулярных композитов через растворы в общем растворителе заключается в совместимости и фазовой стабильности смесей жесткоцепных и гибкоцепных полимеров при сохранении высокодисперсного состояния фибрилл из жесткоцепного полимера при осаждении в твердой фазе. Эту проблему до сих пор пытались решить путем улучшения совместимости компонентов за счет введения дополнительных компонентов-«совместителей» (как правило, сополимеров с гибкими и жесткими фрагментами).

Нами предложен иной подход, позволяющий управлять процессом формирования морфологии композитов при формовании и осаждении из растворов смесей полимеров, реализуемом в технологии получения волокон из раствора. В условиях течения смеси полимеров через тонкий капилляр (фильеру) возникают сдвиговые и растягивающие напряжения, способствующие формированию в дисперсной фазе ультратонких волокон из жесткоцепного полимера. В случае полиамидбензимидазола, при термообработке композита выше температуры стеклования, происходит ЖК переход с самопроизвольной ориентацией макромолекул, сопровождающийся значительным ростом прочности и жесткости микроволокон, без дополнительного воздействия механического поля.

Используя кинетически устойчивые растворы смесей промышленно выпускаемых жесткоцепных и гибкоцепных полимеров, удалось по простой и доступной технологии создать композиты с регулируемыми прочностными и термодеформационными свойствами, в том числе термопластичные теплостойкие пластики.

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (грант № 05-03-32668-а) и программы ОХНМ РАН (проект № ОХНМ -03/128-117/260603-889).

Устные доклады. Секция СИНТЕЗ И СВОЙСТВА ВЫСОКОНАПОЛНЕННОГО ЭПОКСИПОЛИМЕРНОГО КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА П.А. Ситников, А.Г. Белых, И.Н. Васенева, А.В. Кучин, Ю.И. Рябков Институт химии Коми НЦ УрО РАН, г. Сыктывкар, Россия Высоконаполненные эпоксиминеральные композиционные материалы обладают комплексом характеристик, обусловливающих применение их в качестве конструкционных, защитных и декоративных элементов химического оборудования, мебели, строительных конструкций.

В представленной работе представлены данные по изучению физико-химических процессов протекающих при синтезе композиционного материала с использованием эпоксидного связующего, минеральных и синтетических неорганических наполнителей.. Показано, что химическая и термическая устойчивость, механические свойства высоконаполненных полимер-минеральных систем обусловливаются морфологическими, физико-химическими характеристиками наполнителя и характером взаимодействия с полимерным связующим. С другой стороны некоторые механические свойства композитов (прочность на изгиб, растяжение, сжатие) во многом определяются свойствами полимерного связующего.

Высоконаполненный композиционный материал имеет повышенные по сравнению с известными эпоксидными материалами термомеханические характеристики (прочность на изгиб не менее 110 МПа, прочность на сжатие более 300 МПа, температуру тепловой деформации 150-160 °С ).

Одним из результатов выполненных исследований является создание радиопрозрачных материалов для СВЧ-техники.

Предложены составы и технологические схемы для получения высоконаполненных эпоксиминеральных композиционных материалов с задаваемым уровнем эксплуатационных свойств.

ВЗАИМОСВЯЗЬ МЕЖДУ ФАЗОВОЙ ОРГАНИЗАЦИЕЙ СЕГМЕНТИРОВАННЫХ ЭЛАСТОМЕРОВ СО СПЕЦИФИЧЕСКИМ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕМ И ИХ ПОВЕДЕНИЕМ ВО ВЛАЖНОЙ СРЕДЕ В.В. Терешатов, М.А. Макарова, О.А. Гладкова, В.И. Карманов, Н.С. Валеев Учреждение Российской академии наук Институт технической химии УрО РАН, г. Пермь, Россия Предложен подход и впервые методом ИК-Фурье спектроскопии изучено взаимодействие влаги с сегментированными эластомерами (СЭ) на основе простых полиэфиров с уретанмочевинными жесткими блоками. Выявлено не только взаимодействие влаги с донорами и акцепторами протонов в гибкой фазе этих полимеров, но и частичное разрушение доменной структуры при увлажнении полиэфируретанмочевин с полипропиленоксидными гибкими сегментами.

При прочих равных условиях, чем больше растворимость уретановых и уретанмочевинных жестких блоков в гибкой фазе полимера, тем больше воды сорбирует материал.

Доказана справедливость гипотезы о сильном влиянии степени микрофазового разделения на устойчивость их механических свойств СЭ к действию влаги. Чем лучше смешиваются гибкие и жесткие блоки, тем интенсивнее снижаются прочностные Устные доклады. Секция характеристики материала. Изучено поведение во влажной среде сегментированных эластомеров с разнородными гибкими сегментами и уретанмочевинными жесткими блоками. Методом ИК-Фурье спектроскопии установлено, что частичное разрушение доменной структуры СЭ при увлажнении удается исключить заменой части полипропиленоксидных гибких блоков на политетраметиленоксидные. В результате повышения степени микрофазового разделения и высокой исходной прочности новый материал превосходит по прочностным свойствам СЭ с индивидуальными гибкими блоками при любой влажности воздуха.

Рассмотрено влияние на сорбцию влаги СЭ состава термодинамически совместимых полибутадиеновых и полиэфирных блоков. Установлено, что по мере увеличения доли полиэфирных сегментов в составе гибких блоков наблюдается переход от изотермы сорбции, описываемой законом Генри, к изотерме сорбции IV типа. Обнаружено неаддитивное влияние этих блоков на изменение механических свойств эластомеров при увлажнении, и показано, что сочетание полярных и неполярных гибких блоков в полимерной цепи обеспечивает повышенную устойчивость механических свойств сегментированного полимера во влажной атмосфере.

Предложен ряд способов повышения влагостойкости СЭ: использование пластификаторов, снижающих растворимость жестких блоков в гибкой фазе полимера, построение эластомеров с кристаллическими жесткими доменами и т.д.

С позиций обеспечения наибольшей устойчивости механических свойств к действию влаги наиболее предпочтительна макрогетерогенная структура материала с неполярной гибкой матрицей, содержащего в качестве усиливающего наполнителя полиэфируретанмочевину. Продемонстрирован пример реализации такой структуры.

Доказана обратимость изменения механических характеристик СЭ при сорбции и десорбции влаги.

Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований и администрации Пермского края (проекты 07-03-96004, 09-03-00147).

ОТРАБОТАННЫЙ ЦЕОЛИТ – АЛЬТЕРНАТИВНЫЙ НАПОЛНИТЕЛЬ ЛИТЬЕВЫХ ПОЛИУРЕТАНОВ Г.Р. Хусаинова1, Т.Р. Сафиуллина2, Л.А. Зенитова Казанский государственный технологический университет, г. Казань, Республика Татарстан, Россия Нижнекамский химико-технологический институт, г. Нижнекамск, республика Татарстан, Россия В настоящее время предъявляются высокие требования к экологическим и стоимостным показателям используемых материалов. В этой связи вызывают интерес изделия на основе вторичных материалов. Ранее [1] показано, что наполнение литьевых полиуретанов (ПУ) типа СКУ-ОМ отработанным фильтром процесса газоочистки (алюмогель) до 50 % масс. повышает твердость модуль при сохранении прочностных характеристик, увеличивает термостойкость и удешевляет ПУ, позволяет решить проблемы утилизации отходов химических производств.

В настоящей работе изучен измельченный отработанный цеолит синтетический (ТУ 2163-001-12678836-2001) в качестве альтернативного наполнителя литьевых ПУ. В ходе исследования был определен дисперсный состав, удельная поверхность, пористость, рН водной взвеси цеолита, изучены процессы адсорбции функциональных групп полимера (гидроксильных, изоцианатных) на поверхности наполнителя.

Устные доклады. Секция Результаты проведенных экспериментов показали, что измельченный твердый промышленный отход имеет фракционный состав с преобладанием частиц размера мкм (наполнители размером частиц в этом диапазоне использовались для синтеза наполненного ПУ типа СКУ-ОМ в работе [1]), характеризуется высокой удельной поверхностью. Пористость цеолита равна 64 %, рН водной взвеси наполнителя – 9,6 ед.

Проведенные исследования подтвердили наличие процессов адсорбции функциональных групп (гироксильных, изоцианатных) на поверхности цеолита, участвующих в процессе синтеза литьевого ПУ. Показано, что процессы адсорбции на границе раздела фаз имеют физическую природу, то есть, обусловлены действием дисперсионных сил, образованием водородных или гидрофобных связей, что позволяет предположить возможность перераспределения внутри- и межмолекулярных взаимодействий между макромолекулами полимера и наполнителем. Это в свою очередь способствует сохранению комплекса физико-механических показателей каучуков на уровне ненаполненных аналогов при высоких степенях наполнения.

Таким образом, полученные результаты свидетельствуют о возможности использования отработанного цеолита в качестве наполнителя литьевых полиуретанов.

1. Сафиуллина, Т.Р. Твердые отходы нефтехимических производств, содержащие оксиды Si, Fe и Al, как альтернативные наполнители литьевых полиуретанов: дис....

канд. хим. наук: 03.00.16 : защищена 27.06.01 : утв. 12.10.01 / Сафиуллина Татьяна Рустамовна. – Казань, 2001. – 123 с. – Библиогр.: с. 112-121.

Устные доклады. Секция ПОЛУЧЕНИЕ ЭПОКСИПОЛИМЕРОВ С ПОВЫШЕННЫМИ ПРОЧНОСТНЫМИ СВОЙСТВАМИ Е.Г. Зиновьева, В.А. Ефимов Чувашский государственный университет им. И.Н. Ульянова, г. Чебоксары, Россия Традиционными методами получения полимеров на основе эпоксидных смол (ЭС) являются процессы поликонденсации и полимеризации. Поликонденсация ЭС в большинстве случаев проводится с использованием алифатических аминных отвердителей, в частности, триэтилентетрамина (ТЭТА). Полученные полимеры обладают высокой адгезионной и механической прочностью, но имеют низкую ударную вязкость, обусловленную жесткостью эпоксиаминной сетки. Полимеризация ЭС осуществляется в основном комплексами трехфтористого бора (кислота Льюиса) с аминами (электронодонорные соединения). При этом полученные полимеры характеризуются высокой ударной вязкостью за счет образующихся гибких полиэфир ных связей. Однако, комплексы трехфтористого бора с аминами являются дорогостоящими высокоплавкими веществами и процесс полимеризации ЭС проводится при повышенных температурах. Для понижения температуры процесса полимеризации необходимы жидкие или низкоплавкие инициаторы, в роли которых могут быть использованы комплексы более технологичных и доступных кислот Льюиса (хлориды олова, титана, цинка и ниобия) и электронодоноров триалкилфосфаты (ТАФ). В связи с этим актуальной задачей является синтез и исследование свойств комплексов кислот Льюиса и ТАФ, разработка технологии последовательного проведения процессов полимеризации этими комплексами и поликонденсации ТЭТА ЭС с получением полимеров с улучшенными физико механическими свойствами. На первом этапе нами на основе промышленно доступного сырья были получены новые инициаторы катионной полимеризации эпоксидных олигомеров общей формулы (RO)3PO МеCln OP(OR) где n=2-5, Me=Zn Sn, Ti, Nb;

R=-C2H5, -C4H9, -CH2CH(C2H5)(CH2)3CH3, -C6H4CH3, CH2CH2Cl, -CH2CH(Cl)CH3, -CH(Cl)CH2CH2Cl.



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 7 |
 



Похожие работы:





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.