Влияние границы раздела с наполнителем на надмолекулярную структуру линейных и пространственных аморфных полимеров
- Главная
- Химия
- Влияние границы раздела с наполнителем на надмолекулярную структуру линейных и пространственных аморфных полимеров
Содержание
- 2. Влияние границы раздела с наполнителем на надмолекулярную структуру линейных и пространственных аморфных полимеров Основным типом надмолекулярной
- 3. Влияние границы раздела с наполнителем на надмолекулярную структуру линейных и пространственных аморфных полимеров В связи с
- 4. Влияние границы раздела с наполнителем на надмолекулярную структуру линейных и пространственных аморфных полимеров
- 5. Влияние границы раздела с наполнителем на надмолекулярную структуру линейных и пространственных аморфных полимеров Различия в поверхностной
- 6. Влияние границы раздела с наполнителем на надмолекулярную структуру линейных и пространственных аморфных полимеров В отличие от
- 7. Влияние границы раздела на механизм формирования и структуру полимера в ходе синтеза Одним из способов получения
- 8. Влияние границы раздела на механизм формирования и структуру полимера в ходе синтеза Можно привести следующий пример.
- 9. Влияние границы раздела на механизм формирования и структуру полимера в ходе синтеза Рассмотрим еще один пример.
- 10. Влияние границы раздела на механизм формирования и структуру полимера в ходе синтеза При исследовании отверждения полимеров
- 11. Влияние границы раздела на механизм формирования и структуру полимера в ходе синтеза Например, в системе эпоксидная
- 13. Скачать презентацию
Влияние границы раздела с наполнителем на надмолекулярную структуру линейных и пространственных
Влияние границы раздела с наполнителем на надмолекулярную структуру линейных и пространственных
Основным типом надмолекулярной структуры аморфных полимеров являются глобулярные образования, типичные как для линейных, так и для сшитых полимеров. Можно отметить, что только отдельные участки макромолекул могут расположиться в одном надмолекулярном образовании, в то время как другие взаимодействуют с иными молекулами в других надмолекулярных образованиях. «Внеструктурные» сегменты макромолекул, находящиеся между соседними глобулами, будут наиболее легко деформироваться, так как занимаемые ими области обладают меньшей плотностью. Поэтому можно считать, что в аморфных полимерах глобулы соединены друг с другом проходными цепями (рис. 1).
Влияние границы раздела с наполнителем на надмолекулярную структуру линейных и пространственных
Влияние границы раздела с наполнителем на надмолекулярную структуру линейных и пространственных
В связи с этим, можно отметить, что бесструктурная часть обеспечивает равномерное распределение напряжений и сохранение монолитности материала. Поэтому для окончательного суждения о характере и роли надмолекулярных структур требуется оценка соотношения упорядоченных и неупорядоченных областей. Очевидно, что и при рассмотрении взаимодействия аморфных полимеров с наполнителем следует учитывать эту микрогетерогенность структуры и селективное взаимодействие наполнителя с отдельными ее элементами.
Сопоставление полученных результатов с данными об адгезионной прочности на границе раздела показало, что наблюдается определенная связь между адгезией, и типом, надмолекулярных структур. От размера глобул и плотности их упаковки зависит площадь истинного контакта с поверхностью, число функциональных групп с ней взаимодействуюших и, следовательно, адгезия.
Влияние границы раздела с наполнителем на надмолекулярную структуру линейных и пространственных
Влияние границы раздела с наполнителем на надмолекулярную структуру линейных и пространственных
Влияние границы раздела с наполнителем на надмолекулярную структуру линейных и пространственных
Влияние границы раздела с наполнителем на надмолекулярную структуру линейных и пространственных
Различия в поверхностной энергии наполнителей также влияют на надмолекулярную структуру полимера на поверхности наполнителя. Применение кристаллических наполнителей (алмаз, нитрид бора и др.) позволило выявить различия в структуре слоев полимера на гранях кристаллов, обладающих различной поверхностной энергией. Различие адсорбционных потенциалов граней кристаллов приводит к тому, что глобулярная структура, характерная для исходного полимера, может переходить в фибриллярную, диаметр фибрилл которой составляет от 50 до 600 А, с поперечным разделением агрегатов. Структура смолы, наполненной частицами алмаза, характеризуется большей равномерностью размеров глобул (50—100 А) по сравнению со смолой, наполненной графитом, в которой размеры глобул колеблются от 50 до 300 А. Таким образом, структура, формирующаяся в присутствии частиц с высокой поверхностной энергией, более однородна. Также установлена корреляция между морфологией наполненного полимера и его механическими свойствами. Менее развитый структурный рельеф (небольшие размеры надмолекулярных образований, размывание границ между крупными агрегатами, а также между наполнителем и связующим) обусловливает более высокие показатели механических свойств, а эти эффекты, в свою очередь зависят от поверхностной энергии наполнителя.
Влияние границы раздела с наполнителем на надмолекулярную структуру линейных и пространственных
Влияние границы раздела с наполнителем на надмолекулярную структуру линейных и пространственных
В отличие от систем, наполненных или армированных минеральным наполнителем, в системах, армированных полимерными наполнителями, характер изменения морфологии связующего определяется возможностью диффузии связующего на границе раздела в дефектные области армирующего полимерного материала. Например, при изучении системы на основе эпоксидной смолы или анилинофенолоформальдегидной смолы, армированной вискозными или капроновыми волокнами, было найдено, что при введении волокна обнаруживаются две зоны: собственно связующее и волокно с типичной морфологией ориентированного состояния. Четкая граница раздела фаз отсутствует.
Для связующего, находящегося в контакте с волокном, характерна более однородная и состоящая из более мелких образований структура. Это связано с тем, что влияние поверхности на релаксационные процессы препятствует агрегации структурных элементов связующего в более крупные образования. Вместе с тем в случае полимерного наполнителя связующее также оказывает влияние на морфологию наполнителя.
Таким образом, установлено, что поверхность наполнителя влияет на морфологию аморфных полимеров в поверхностных слоях.
Влияние границы раздела на механизм формирования и структуру полимера в ходе
Влияние границы раздела на механизм формирования и структуру полимера в ходе
Одним из способов получения армированных и наполненных полимеров является проведение полимеризации или поликонденсации в присутствии волокнистого или дисперсного наполнителя с сильно развитой поверхностью. В ходе формирования трехмерной сетки полимера процесс полимеризации в присутствии наполнителя протекает иначе, чем при отсутствии границы раздела. Наличие сильно развитой поверхности наполнителя на начальной стадии реакции может приводить к возрастанию скорости обрыва реакционных цепей на поверхности наполнителя, в результате чего густота сетки уменьшается и сетка становится более дефектной. Очевидно, что поверхность наполнителя в этом случае играет роль своеобразного ингибитора при формировании сетки, т.е. вследствие адсорбции растущих цепей полимера на поверхности наполнителя происходит значительное уменьшение их подвижности, отражающееся как на скорости роста, так и на скорости обрыва. Все эти факторы способствуют возникновению более дефектной структуры.
Влияние границы раздела на механизм формирования и структуру полимера в ходе
Влияние границы раздела на механизм формирования и структуру полимера в ходе
Можно привести следующий пример.
Проследим роль наполнителя на процесс
полимеризации. Чем выше дисперсность
наполнителя, тем больше влияние его на
кинетику полимеризации (рис. 3).
Добавление 10% аэросила заметно
увеличивает скорость полимеризации на
глубоких стадиях, в то время как
низкодисперсная слюдяная мука на процесс
практически не влияет.
Рис.3 Влияние наполнителей на кинетику полимеризации олигоэфиракрилата.
1 – без наполнителя; 2 – 5% аэросила; 3 - 10% аэросила; 4 - 20% аэросила; 5 - 10% слюдяной муки.
Влияние границы раздела на механизм формирования и структуру полимера в ходе
Влияние границы раздела на механизм формирования и структуру полимера в ходе
Рассмотрим еще один пример. Поверхность модифицированного стеклянного волокна, влияет как на скорость, так и на глубину отверждения полимера, что, в свою очередь, влияет на упругие свойства и напряженное состояние связующего вокруг волокна. Это приводит к изменению механических свойств стеклопластика. Например скорость отверждения чистой кремнийорганической смолы, значительно выше, чем скорость ее отверждения в присутствии отожженного волокна, т.е. вблизи волокна связующее отверждается гораздо медленнее, причем радиус ингибирующего влияния волокна достаточно велик. Низкая прочность стеклопластика в этих случаях является следствием низкой степени отверждения связующего вокруг волокна и напряжений, возникающих в результате различия в скоростях отверждения по объему связующего. Ингибирующее влияние волокон на отверждение вызывает ослабление связующего вблизи волокна, что приводит к
когезионному разрушению по слою связующего. Модификация поверхности наполнителя приводит к выравниванию скоростей отверждения вблизи волокна и в остальном объеме.
Влияние границы раздела на механизм формирования и структуру полимера в ходе
Влияние границы раздела на механизм формирования и структуру полимера в ходе
При исследовании отверждения полимеров в присутствии наполнителя можно отметить, что с момента введения наполнителя реакционная система в течение длительного времени остается в неравновесном состоянии с меньшей плотностью. Далее наступает повышение плотности, которое тем больше, чем меньше жесткость молекул и вязкость системы и выше температура. В процессе отверждения возникают различные структурные состояния, определяемые соотношением скоростей отверждения и достижения равновесной плотности. При отверждении может фиксироваться как более рыхлая и неравновесная структура в граничном слое с большим свободным объемом, так и менее сшитая и более плотно упакованная по сравнению с объемом сетка. Это связано с тем, что менее сшитые молекулы в условиях отверждения могут создать на поверхности частиц более плотно упакованный слой. Эти явления объясняют зависимость свойств отвержденной системы при равной степени отверждения от типа и количества наполнителя, а также от условий отверждения.
В том случае, когда отверждающая система представляет собой смесь компонентов (эпоксидная смола - полиамин, метилолфенолы - фенолы и др.) на поверхности наполнителя, возможна избирательная сорбируемость какого-либо компонента.
Влияние границы раздела на механизм формирования и структуру полимера в ходе
Влияние границы раздела на механизм формирования и структуру полимера в ходе
Например, в системе эпоксидная смола — полиэтиленполиамин — стеклянное волокно преимущественно сорбируется эпоксидная смола. Молекулы, находящиеся в адсорбированном слое, не участвуют в реакции отверждения, а смола в объеме обогащается избыточным количеством отвердителя и после реакции становится менее жесткой, так как не вошедший в реакцию полиэтиленполиамин в ней выполняет функцию пластификатора.
В других системах поверхность наполнителя, например стеклянного волокна, может вызывать гидролиз связующего (в частности, ненасыщенных полиэфиров), что также влияет на протекание реакции и свойства отвержденной системы. Наполнитель может поглощать выделяющуюся при поликонденсации влагу, присутствие которой в граничном слое понижает степень отверждения этого слоя.