Вплив молекулярної та надмолекулярної структури на фотохімічну модифікацію поліолефінів і сумішей на їх основі

Зв язок роботи з науковими програмами, планами, темами Основна частина роботи є складовою досліджень по темі ”Модифікація полімерних сумішей та композицій шляхом селективного зшивання, прищеплення чи деструкції компатибілізаторів” (№ держ. реєстрації 0195U025785), які виконувались в Інституті біоорганічної хімії та нафтохімії НАН України.

Мета роботи. Метою даної роботи було встановлення закономірностей протікання процесу фотохімічного зшивання ряду ПО з різною молекулярною та надмолекулярною структурою та композиційних матеріалів на основі їх сумішей. Основними завданнями були визначення впливу на процес фотохімічного зшивання: розгалуженої структури (ПП та полібутен-1 (ПБ)); орієнтації полімеру (надвисокомолекулярні поліетиленові (НВМПЕ) волокна) ; блочної структури (кополімери етилену з пропіленом, які виступають як компатибілізатори сумішей).

Одержані дані передбачалось використати при дослідженні компатибілізованих та некомпатибілізованих сумішей ПЕ з ПП та ПБ для встановлення впливу процесу фотохімічної модифікації на фізико-механічні властивості одержаних матеріалів та оцінки їх спроможності до тривалої експлуатації при підвищених температурах.

Наукова новизна. Вперше у рамках однієї роботи було комплексно вивчено закономірності протікання процесу фотохімічної модифікації ПП, ПБ-1 та їх сумішей з ПЕ і одержано дані по його оптимізації. Було використано близько 20 сполук як фотоініціаторів процесу модифікації, декілька коагентів зшивання та набір кополімерів етилену-пропілену як компатибілізаторів сумішей ПЕ/ПП. Визначено шляхи запобігання холодотекучості НВМПЕ волокон водночас із збільшенням їх термостабільності та адгезії до зв язуючих. Розроблено наукові підходи до реалізації методу фотомодифікації гетерогенних систем на основі сумішей ПО. Вперше було запропоновано і створено засади методу гетерогенної модифікації сумішей ПО, суть якого полягала у селективному зшиванні шару компатибілізатора і граничних з ним компонентів.

Практична цінність роботи. Завдяки систематичному дослідженню процесу фотохімічного зшивання ПП, ПБ, їх сумішей з ПЕ, а також волокон з НВМПЕ встановлено залежності впливу природи і концентрації ініціаторів та коагентів, параметрів УФ-опромінення на його ефективність, що дає змогу оптимізувати перебіг цього процесу. Продемонстровано можливості спрямованого регулювання фізико-механічних характеристик, а саме: напруги та деформації до розриву, напруги та деформації шийкоутворення, модуля Юнга, холодотекучості, модифікованих гомополімерів та їх сумішей шляхом утворення зшивок. Це дозволяє визначити засади цього методу для створення матеріалів з високими механічними та термоконтактними показниками на основі досліджених ПО та їх сумішей, у тому числі вторинного походження.

Особистий внесок автора. У ході опрацювання теми дисертаційної роботи автором самостійно були виконані експериментальні дослідження параметрів сітчатої структури, фотохімічних перетворень ініціаторів при зшиванні ПЕ, ПП, ПБ-1 та їх сумішей і НВМПЕ волокон у присутності широкого набору ініціаторів, коагентів зшивання, компатибілізуючих речовин; проведено виміри фізико-механічних характеристик фотомодифікованих матеріалів. Автор приймав безпосередню участь в аналізі та оформленні результатів у вигляді публікацій, а також самостійно узагальнював окремі етапи досліджень та дисертаційну роботу у цілому.

Публікації. Результати наукового дослідження опубліковані у 6 статтях та тезах доповідей на конференціях.

Апробація роботи. Основні результати роботи доповідались і обговорювались на науковій конференції ІБОНХ НАН України (березень 1999 р., м. Київ), 19 Міжнародній конференції “Композиционные материалы в промышленности” (Славполиком-99)  (травень 1999 р., м. Київ).

Структура і обсяг роботи. Дисертаційна робота складається із вступу, трьох розділів, висновків і переліку цитованої літератури. Робота викладена на 148 сторінках, містить 47 малюнків, 10 таблиць. Бібліографія включає 179 джерел.

 

 

У вступі подано обгрунтування актуальності роботи, сформульовано її мету, наукову новизну та можливу практичну значимість, визначені завдання досліджень.

Перший розділ містить огляд літературних джерел з детальним аналізом процесів, що відбуваються при фотоініціюванні полімерних (в основному поліолефінових) матриць. Розглянуто зміну співвідношення ефективностей реакцій рекомбінації, деструкції та окислення при переході від лінійної структури ПЕ до розгалуженої у ПП та ПБ, а також до орієнтованої у НВМПЕ волокнах. Співставлено основні напрямки підвищення ефективності ініційованого зшивання ПЕ шляхом введення коагентів та змін температурного режиму процесу. Дана характеристика особливостей фібрилярної будови волокон НВМПЕ, яка є найбільш наближеною до ідеальної орієнтованої структури ПО (кристалів з витягнутими ланцюгами). З огляду на ці особливості порівняно результати деяких спроб зшивання волокон, що дало можливість оптимізувати методику фотохімічної модифікації високоорієнтованих ПО матеріалів. Систематизовано літературні дані, які характеризують основні методи модифікації сумішей досліджуємих ПО та вплив їх на властивості одержаних полімерів.

Другий розділ присвячено розгляду об єктів дослідження і експериментальних методів вивчення процесу фотохімічного зшивання і фізико-механічних властивостей ПО та їх сумішей. Об єктами досліджень були ПЕ, ПП, ПБ-1, волокна із НВМПЕ, суміші ПЕ з ПП та ПБ-1, низькомолекулярні речовини як ініціатори та коагенти фотохімічного зшивання, кополімери етилену з пропіленом як компатибілізатори сумішей ПО. Фотохімічні перетворення вивчали спектральними методами за зміною поглинання в УФ-, видимій та ІЧ-областях спектру. Кількісне визначення параметрів зшивання проводили, використовуючи гель-золь аналіз. Структурні параметри вихідних та модифікованих матеріалів визначали, застосовуючи метод ДСК. Фізико-механічні характеристики вивчали на установці Instron 4301, обладнаній комп ютерною системою обробки результатів.

У третьому розділі обговорено результати експериментальних досліджень закономірностей