LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Легка промисловість → Розробка технології виробництва тонковолокнистих фільтруючих матеріалів із сумішей полімерів зі специфічною взаємодією компонентів

механічний аналіз.


ОСНОВНИЙ ЗМІСТ ДИСЕРТАЦІЇ


У вступі обгрунтовано актуальність теми дисертації, сформульовано мету та завдання досліджень, визначено наукову новизну роботи, сучасний стан та перспективи розвитку науки в галузі фізико-хімії розплавів сумішей полімерів і одержання на їх основі ультратонких синтетичних волокон.

У першому розділі подано узагальнення та аналіз вітчизняних і зарубіжних публікацій щодо питань: типи фазових структур у сумішах полімерів; закономірності процесів структуроутворення в області зміни фаз; явище специфічного волокно-утворення та умови його реалізації. Особливий наголос зроблено на сумішах поліме-рів, що містять так звані модифікатори міжфазової поверхні (компатибілізатори).

На підставі критичного огляду науково-технічної інформації про регулювання процесів структуроутворення у сумішах полімерів за рахунок їх компатибілізації шляхом введення третього компонента зроблено висновок про доцільність дослідження трикомпонентних сумішей полімерів в області зміни фаз із метою створення нових прецизійних тонковолокнистих фільтруючих матеріалів.

У другому розділі охарактеризовано об'єкти та методи дослідження, обгрунтовано їхній вибір. Основними об'єктами служили суміші ПП/СПА зі співвідношенням компонентів: 20/80; 30/70; 40/60; 50/50; 60/40. Як добавки, що здатні до специфічної взаємодії, використовували СЕВА, ПОМ, олеат натрію. Крім того, з метою знаходження узагальнених закономірностей досліджували також суміші: СЕВА/СПА; ПП – полівініловий спирт (ПП/ПВС); ПП/СЕВА.

Під час виконання роботи було проведено комплекс досліджень: вивчення особливостей реологічних властивостей розплавів сумішей полімерв зі специфічною взаємодією компонентів при зсувовому та поздовжньому деформуванні, процесів структуроутворення при їхній течії, фазових переходів (плавлення, кристалізація). Метод динамічного механічного аналізу дав змогу оцінити зміни термодинамічної спорідненості ПП і СПА у трикомпонентних сумішах порівняно з бінарними. Для досліджень застосовано стандартні методи визначення фізико-механічних характе-ристик ниток, властивостей фільтруючих матеріалів. Крім того, виконано типові та специфічні випробування розроблених ФМ на підприємствах.

У третьому розділі подано результати досліджень закономірностей течії та структуроутворення в розплавах сумішей СЕВА/СПА при використанні зразків СЕВА з різним вмістом вінілацетатних груп.

Аналіз даних ІЧ спектроскопії показав, що в сумішах СЕВА/СПА різного складу в процесі їхнього приготування екструзійним способом між макромолекулами СЕВА і СПА реалізуються диполь-дипольні взаємодії типу водневих зв'язків з утворенням стереокомплексів. СЕВА впливає на сітку міжмолекулярних водневих зв'язків СПА аналогічно полярному розчиннику: за рахунок взаємодії карбонільних груп СЕВА з амідними групами СПА має місце перебудова Н- зв'язків поліаміду та утворення нового стереокомплексу. Структура стереокомплексу змінюється в залежності від складу суміші та методу підготовки зразка. Сказане підтверджується зміщенням полос валентних коливань NH- та С=О груп у високочастотну область, а також появою нової полоси поглинання 1715см-1, яка відсутня у спектрі вихідного СПА.

Реалізація описаних специфічних взаємодій являється причиною накопичення при течії розплавів сумішей аномально великих високоеластичних деформацій, характеристикою яких є розбухання "В" екструдату.

Характерною особливістю мікроструктури екструдатів сумішей полімерів зі специфічною взаємодією компонентів (суміші СЕВА/СПА) є утворення так званих мультиплетних структур, коли в краплях (волокнах) дисперсної фази містяться чис-ленні вкраплення матричного полімера. Це є побічним підтвердженням поліпшення сумісності між компонентами суміші у випадку реалізації специфічних взаємодій. Результатом останнього є також суттєве сповільнення агрегації крапель полімера дисперсної фази при тривалому витримуванні розплаву суміші СЕВА/СПА в камері віскозиметра.

Показано, що для розплавів сумішей СЕВА/СПА має місце температурна та концентраційна інваріантність в'язкості від швидкості зсуву в приведених координатах Виноградова-Малкіна. Концентраційна суперпозиція характерна для таких складів, для яких СЕВА виступає дисперсійним середовищем.

В результаті вивчення кінетики розпаду на краплі мікроволокон СЕВА в матриці СПА та обробки даних по теорії Релєя-Томотіки встановлено аномально високу стійкість мікроволокон СЕВА до розпаду при температурах, значно вищих за температуру плавлення СЕВА (90оС). Так, розпад на краплі мікроволокон СЕВА має місце тільки при Т=165оС, при цьому час розпаду tж складає 10 хвилин, що більше ніж на порядок перевершує tж для інших мікровлокон.

Описану закономірність встановлено вперше і пов'язано з накопиченням струменями СЕВА великих високоеластичних деформацій при течії розплаву суміші за рахунок реалізації специфічних взаємодій між макромолекулами СЕВА і СПА. В процесі відпалу екструдату (на нагрівальному столику мікроскопа при 165оС) еластичні деформації релаксують, що супроводжується зростанням діаметра (радіуса) мікроволокон. Час розпаду tж рідинного циліндра пропорційний його радіусу R:

tж=η R/γαβ, де η – в'язкість рідинного циліндра; γαβ – міжфазовий натяг.

У четвертому розділі представлено результати досліджень мікро- і макрореологічних процесів, фазових переходів, надмолекулярної структури сумішей ПП/СПА/СЕВА.

З літератури відомо, що мікро- і макрореологічні процеси (а значить і структуроутворення) можна суттєво змінювати, ввівши у бінарну суміш третій компонент, так званий компатибілізатор. Це, як правило, речовина здатна до специфічної взаємодії з одним або обидвома компонентами бінарної суміші. Як компатибілізатор у даній роботі використовували СЕВА, який вводили в суміші ПП/СПА складу: 40/60; 50/50; 60/40 у кількості: 5; 10; 20; 25 % від маси ПП.

Вміст вінілацетатних груп у макромолекулі СЕВА низький (10-20%), решта макромолекули СЕВА має вуглеводневу структуру, що забезпечує спорідненість СЕВА до ПП. Все вищезазначене свідчить про компатибілізуючу роль СЕВА у сумішах ПП/СПА. Поліпшення сумісності між ПП і СПА у присутноті СЕВА під-тверждено методом динамічного механічного аналізу.

Встановлена зв'язуюча роль СЕВА між ПП і СПА призводить до додаткового структурування розплавів сумішей, наслідком чого є підвищення їх в'язкості.

З раніше виконаних досліджень відомо, що величина розбухання "В" екструдата служить непрямою характеристикою специфічного волокноутворення: чим більше утворюється при течії розплаву суміші мікроволокон і чим вони тонші, тим більша величина "В". Одержані результати (рис.1) показали, що у всіх способах змішування "В" зростає з введенням СЕВА у бінарну суміш.