Вплив електричного поля на процеси структуроутворення та релаксаційні властивості пластифікованих систем на основі гнучко-ланцюгових полімерів - Автореферат

Проблема отримання нових полімерних матеріалів з прогнозованим комплексом властивостей вимагає пошуків не лише нових, але й активізації дії традиційних інгредієнтів систем шляхом впливу силових полів на процес їх формування в Т-р (або р-Т) режимі. При цьому тип і кількість пластифікатора в системі може змінюватись в широких межах, однак вимоги до них загальні: сумісність з полімерною матрицею; стабільність в часі при переробці та експлуатації композиту; економічна доцільність використання відповідного типу інгредієнту; екологічна безпечність; ефективність дії на комплекс властивостей полімерних систем; незнищуваність ефективності дії інших інгредієнтів. Відповідно до цього необхідно аналізувати пластифікацію (та антипластифікацію) полімерів з позицій сучасної молекулярної фізики. Характерно, що зараз ще не існує завершеної теорії пластифікації, з допомогою якої можна було б прогнозувати вплив певного типу пластифікатора в широкому діапазоні його вмісту на комплекс властивостей композиту. Предметом досліджень було вивчення впливу електричного поля на структуроутворення пластифікованих лінійних гнучколанцюгових полімерів, їх теплофізичні, вязко пружні, діелектричні властивості, зясування механізму антипластифікації та пластифікації в широкому діапазоні вмісту інгредієнта.Модифікатором такої системи є двостороння не рівноважна плівка, що підкоряється законам кінетики внутрішнього руйнування, структуроутворення якої залежить від вмісту пластифікатора, типу полімерної матриці, дії зовнішнього силового поля. Показано, що зміна числа і-структуроутворень під дією пластифікатора відбувається за рахунок: зростання їх кількості; взаємодії між ними з утворенням нових структур; руйнування структонів значних розмірів; безпосереднього приєднання структона до можливої флуктуаційної структури системи. Для систем, сформованих в електричному полі, має місце наявність двох максимумів величини a = f(j), один з яких відповідає вмісту 0,5 об. Залежність зміни величини ефективних значень проекцій дипольних моментів структуроутворень на напрям напруженості поля при Т = 293 К від вмісту ДБФ в системі, засвідчують (рис. Встановлено, що по мірі зростання вмісту ДБФ в системі температурний інтервал інтенсивної зміни величини Ср для систем, сформованих в електричному полі, зменшується.Встановлені необхідні та достатні умови зміни числа і-структуроутворень під дією пластифікатора, які допускають напрямлене регулювання швидкості руйнування та утворення флуктуаційних структур під дією зовнішнього електричного поля. Здійснено модифікацію моделі Марвіна-Мак-Кінні, з допомогою якої шляхом феноменологічного підходу, з врахуванням молекулярної будови гнучколанцюгових лінійних полімерів, пояснено процес їх пластифікації та специфіку поводження в механічних, електричних і температурних полях. Вперше проведено дослідження впливу вмісту пластифікатора та електричного поля в Т-р режимі на весь комплекс вязкопружних властивостей систем. Здійснено кількісну оцінку впливу структуроутворень на характеристики і параметри поздовжньої, поперечної та обємної деформації, їх роль в дисипації енергії ультразвукового поля. Встановлено механізм дисипації енергії у випадку обємної та деформації зсуву ПВХ та ПВБ систем під дією зростаючого вмісту ДБФ та зовнішнього електричного поля.Особистий внесок здобувача в дану роботу - отримання зразків пластифікованого полівінілхлориду в зовнішньому електричному полі та без поля, проведення експериментальних досліджень, розроблення компютерного прикладного програмного забезпечення для обробки експериментальних даних та їх аналіз, написання рукопису статті. Особистий внесок здобувача в дану роботу - участь в розробленні експериментальної установки, виготовленні експериментальних зразків, проведенні експериментальних досліджень отриманих зразків та обробці експериментальних даних. Особистий внесок здобувача в дану роботу - проведення експериментальних досліджень зразків в 1997 році та розроблення компютерного прикладного програмного забезпечення для обробки експериментальних даних Особистий внесок здобувача в дану роботу - отримання експериментальних зразків, проведення експериментальних досліджень зразків, розроблення компютерного прикладного програмного забезпечення для обробки експериментальних даних, аналіз результатів, узагальнення дослідження та написання рукопису статті.

Основний зміст дисертаціїОсновний зміст дисертації висвітлено в публікаціях

1. Методами, які ґрунтуються на принципах релаксаційної спектрометрії, досліджені особливості кінетики формування релаксаційних і термічних властивостей пластифікованих систем на основі лінійних гнучколанцюгових полімерів під дією електричного поля в Т-р режимі. Встановлені необхідні та достатні умови зміни числа і-структуроутворень під дією пластифікатора, які допускають напрямлене регулювання швидкості руйнування та утворення флуктуаційних структур під дією зовнішнього електричного поля.

2. Здійснено модифікацію моделі Марвіна-Мак-Кінні, з допомогою якої шляхом феноменологічного підходу, з врахуванням молекулярної будови гнучколанцюгових лінійних полімерів, пояснено процес їх пластифікації та специфіку поводження в механічних, електричних і температурних полях. Одержано ряд аналітичних співвідношень, з допомогою яких здійснено взаємозвязок між мікропараметрами та макрохарактеристиками композиту.

3. Вперше проведено дослідження впливу вмісту пластифікатора та електричного поля в Т-р режимі на весь комплекс вязкопружних властивостей систем. Здійснено кількісну оцінку впливу структуроутворень на характеристики і параметри поздовжньої, поперечної та обємної деформації, їх роль в дисипації енергії ультразвукового поля. Встановлено механізм дисипації енергії у випадку обємної та деформації зсуву ПВХ та ПВБ систем під дією зростаючого вмісту ДБФ та зовнішнього електричного поля. З використання запропонованої моделі в релєєвському наближенні пояснено встановлений двостадійний процес пластифікації гнучколанцюгових полімерів в діапазоні вмісту 0 ? j ? 0,5 об. % та 1,0 ? j ? 3,0 об. % ДБФ.

4. Отримано аналітичне співвідношення для зміни величини модуля та декременту затухання ультразвукової хвилі в залежності від лінійних розмірів структона та його рухливості під дією зовнішньої динамічної напруги. Показано, що при зростанні вмісту ДБФ в діапазоні

0 ? j ? 10,0 об. % величина граничної частоти поперечних та поздовжніх коливань структона нелінійно зменшується, а вплив фононної вязкості на втрати енергії незначні. При цьому встановлено, що величина обємної та фононної вязкості зсуву взаємоповязані між собою співвідношенням .

5. Шляхом співставлення результатів розрахунку з експериментальними даними встановлені особливості концентраційної і частотної залежності величини діелектричної проникливості та дисипативних втрат енергії в пластифікованих системах при наявності та відсутності дії зовнішнього електричного поля в Т-р режимі. Показано, що електрична релаксація в них носить двостадійний характер, при цьому по мірі зростання частоти дії поля від 102 до 105 Гц ефективність дії ДБФ зростає в 2?5 разів при j ? 2,0 об. %. При подальшому збільшенні вмісту пластифікатора ефект дії зовнішнього електричного поля нелінійно зменшується.