Вплив фізичних полів на структуру та властивості бінарних систем на основі поліуретану та ацетобутирату целюлози - Автореферат

Дія цих полів на полімери приводить до зміни їх структури та властивостей. У даний час поліуретани (ПУ) належать до універсальних та практично використовуваних полімерів, що повязано із широкими можливостями модифікації їх структури та властивостей. Як показав аналіз літературних джерел, досі не було проведено цілеспрямованого дослідження таких фундаментальних властивостей композитів на основі ПУ та похідних целюлози як кристалічна, надмолекулярна структура, питома теплоємність композитів, діелектричні параметри, термомеханічні і міцнісні характеристики. Показано, що дія електричного поля на етеруретан та композити на його основі сприяє змінам у надмолекулярній структурі, в той час як у випадку естеруретану такі зміни не спостерігаються внаслідок домінування термодинамічних процесів формування кристалітів поліуретану над ефектами поляризації. Встановлено, що в разі використання для створення композитів аморфного поліуретану магнітне поле не сприяє формуванню далекого впорядкування ні в поліуретані, ні в композитах на його основі, а спостерігається зменшення гетерогенності внаслідок руйнування системи міжмолекулярних водневих звязків.Описано основні методи дослідження полімерів та композитів: рентгенографічні методи, диференційна скануюча калориметрія, термомеханічний аналіз, діелектрична та ІЧ-спектроскопії. При дослідженні першої серії композитів, отриманої на основі аморфного поліуретану, доведено високу ефективність модифікуючої дії ацетобутирату целюлози на гетерогенну структуру поліуретану, що підтверджується як змінами теплоємності композитів, так і характеристиками процесу розсклування гнучких блоків (табл.1). Встановлено, що нелінійну концентраційну залежність виявляє як температура склування гнучких блоків (Tg1) поліуретану (ПУ1), так і величина ентальпії (DH) високотемпературного екзотермічного переходу, при цьому температура максимуму (Tekso) зменшується лінійно на 44 °С зі збільшенням вмісту АБЦ у композитах, що вказує на зменшення енергії конформаційного переходу в жорстких блоках у поліуретановій матриці. При 15%-ній добавці АБЦ процес мікрофазового поділу в композиті і формування включень АБЦ приводить до різкого зниження температури текучості Ттек композиту внаслідок переходу структури ПУ1 в адгезив для ацетобутирату целюлози. При вивченні впливу ПЕП на температурні переходи досліджуваних полімерів методом диференційної скануючої калориметрії на прикладі вихідних полімерів встановлено, що під дією електричного поля відбувається зниження температури як екзотермічного переходу, що характеризує конформаційний перехід в жорстких блоках (на 28 ОС), так і переходів склуванння жорстких та гнучких блоків.Дослідження питомої теплоємності, надмолекулярної структури та діелектричних властивостей композитів на основі поліуретанів та ацетобутирату целюлози показали високу ефективність модифікуючої дії ацетобутирату целюлози на гетерогенну структуру поліуретану та дозволили запропонувати модель взаємодії клубків полімерів. При заміні олігоетерної складової поліуретану (ОТМГ) на олігоестерну (ОБГА), здатну до формування кристалічної фази, встановлено, що збільшення концентрації добавки послаблює процес кристалізації поліуретану, на нашу думку, внаслідок формування спільної системи водневих звязків між естеруретаном та ацетобутиратом целюлози. Встановлено, що поляризація макроланцюгів аморфного поліуретану та ацетобутирату целюлози сприяє зростанню розмірів областей гетерогенності в надмолекулярній структурі індивідуальних полімерів та їх композитів. Дослідженнями встановлено, що збільшення концентрації ацетобутирату целюлози у складі композитів на основі частково-кристалічного поліуретану блокує процеси вторинної кристалізації, тому температура плавлення кристалічної фази не змінюється під дією постійного електричного поля.Дисертант приймав участь в обробленні та аналізі літературних даних і підготовці публікації. Дисертанту належать участь в організації та проведення експериментальних досліджень, оброблення та аналіз отриманих даних. В даній роботі дисертант проводив експериментальні дослідження окремих етапів та узагальнення їх результатів, будував графіки, приймав участь в на писанні статті. Дисертанту належать організація та проведення експериментальних досліджень, оброблення та аналіз отриманих даних. В даній роботі дисертант готував зразки, проводив дослідження їх властивостей, брав участь в обговоренні результатів і написанні статті.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ ДИСЕРТАЦІЇОСНОВНИЙ ЗМІСТ ДИСЕРТАЦІЇ ОПУБЛІКОВАНИЙ У РОБОТАХ

Дослідження питомої теплоємності, надмолекулярної структури та діелектричних властивостей композитів на основі поліуретанів та ацетобутирату целюлози показали високу ефективність модифікуючої дії ацетобутирату целюлози на гетерогенну структуру поліуретану та дозволили запропонувати модель взаємодії клубків полімерів.

При заміні олігоетерної складової поліуретану (ОТМГ) на олігоестерну (ОБГА), здатну до формування кристалічної фази, встановлено, що збільшення концентрації добавки послаблює процес кристалізації поліуретану, на нашу думку, внаслідок формування спільної системи водневих звязків між естеруретаном та ацетобутиратом целюлози. Такий висновок витікає зі змін питомої теплоємності, ентальпії фазового переходу, кристалічної та надмолекулярної структури композитів.

Вперше досліджено вплив постійного електричного поля на систему поліуретан-ацетобутират целюлози. Встановлено, що поляризація макроланцюгів аморфного поліуретану та ацетобутирату целюлози сприяє зростанню розмірів областей гетерогенності в надмолекулярній структурі індивідуальних полімерів та їх композитів. Відсутність таких змін у структурі естеруретану та композитів на його основі можна пояснити домінуванням термодинамічних процесів формування кристалітів поліуретану над ефектами поляризації.

Дослідження впливу постійного електричного поля на теплофізичні властивості вихідних полімерів показало, що поляризація їх макроланцюгів сприяє зниженню температури склування гнучких блоків етеруретану, а також екзотермічного переходу, який можна пояснити конформаційними змінами в жорстких блоках. Особливості структури естеруретану обумовили зростання температури плавлення кристалічної фази поліуретану, що повязано з процесами вторинної кристалізації, ініційованими постійним електричним полем.

Дослідженнями встановлено, що збільшення концентрації ацетобутирату целюлози у складі композитів на основі частково-кристалічного поліуретану блокує процеси вторинної кристалізації, тому температура плавлення кристалічної фази не змінюється під дією постійного електричного поля.

Вперше досліджено вплив постійного магнітного поля на структуру етеруретану. Встановлено, що поле не викликає утворення елементів дальнього упорядкування у просторовому розташуванні макроланцюгів. У частково-кристалічному поліуретані магнітне поле сприяє поліморфному переходу від a- до b-кристалічної модифікації внаслідок орієнтації полем діамагнітних кристалів у період їх формування.

Проведеними дослідженнями показано, що постійні електричне та магнітне поля є ефективним методом модифікації полярних полімерів та їх композитів, оскільки дозволяють цілеспрямовано змінювати структуру та властивості таких систем і певною мірою замінити хімічний спосіб модифікації на фізичний.