Фрактальный анализ как способ описания структурной стабилизации модифицированного полиэтилена

• Автор: Афаунов, Виктор Владимирович
• Шифр специальности: 02.00.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Нальчик
• Количество страниц: 144 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА I. СТРУКТУРА И СВОЙСТВА НЕКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ОБЛАСТЕЙ АМОРФНО - КРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ПОЛИМЕРОВ (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)
1.1. Структура некристаллических областей аморфно-кристаллических полимеров
1.2. Проницаемость и диффузия в аморфно-кристаллических полимерах
1.3. Механизмы стабилизации полиэтиленов акцепторами кислорода
1.4. Кластерная модель структуры и модель флуктуационного свободного объема аморфного состояния полимеров
1.5. Основы фрактального анализа и модель диффузионноограниченной агрегации Виттена-Сандера
ГЛАВА II. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
2.1. Использованные полимеры и методика приготовления образцов
2.2. Дифференциальная сканирующая калориметрия (ДСК)
2.3. ИК-спектроскопия
2.4. Электронная микроскопия
2.5. Измерение газопроницаемости
2.6. Дилатометрия
2.7. Измерения показателя текучести расплава
2.8. Определение молекулярной массы
2.9. Термостарение
2.10. Испытания на квазистатическое растяжение
2.11. Методики ударных испытаний
2.12. Оценка ошибок измерений и статистическая обработка данных

ГЛАВА III. ИССЛЕДОВАНИЕ ИЗМЕНЕНИЙ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ ПЭВП ПРИ ВВЕДЕНИИ ВЫСОКОДИСПЕРСНОЙ СМЕСИ Ее/ЕеО (2)
3.1. Изменение кристаллической морфологии ПЭВП при введении Ъ
3.2. Фрактография поверхностей высокоскоростного разрушения композиций ПЭВП+
3.3. Моделирование структуры некристаллических областей композиций ПЭВП+г в рамках модели Виттена-Сандера
3.4. Физический смысл параметров уравнения Кольрауша при хрупком разрушении полиэтилена
ГЛАВА IV. ГАЗОПРОНИЦАЕМОСТЬ АМОРФНО-КРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ПОЛИМЕРОВ
4.1. Моделирование процессов диффузии в рамках теории свободного объема и кластерной модели структуры аморфного состояния полимеров
4.2. Микрокомпозитный подход к анализу газопроницаемости композиций ПЭВП+
4.3. Фрактальный анализ газопроницаемости композиций
пэвп+г
ГЛАВА V. ФРАКТАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ПРОЦЕССОВ ТЕРМООКИСЛИТЕЛЬНОЙ ДЕСТРУКЦИИ
5.1. Фрактальный анализ ингибированной термоокислительной деструкции для композиции ПЭВП+
5.2. Прогнозирование изменений свойств ПАр при термостарении
в рамках фрактальной модели
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность проблемы. Важным направлением развития промышленности пластических масс является создание материалов, обладающих конкретным комплексом свойств и сохраняющих их при длительной эксплуатации. Как правило такие полимерные материалы создаются на базе крупнотоннажных промышленных полимеров с помощью их стабилизации и модификации, что позволяет относительно просто и быстро (во всяком случае, по сравнению с синтезом и внедрением в производство новых полимеров) устранить имеющиеся недостатки базовых полимеров. Одним из возможных путей достижения указанной цели является структурная стабилизация, суть которой заключается в целенаправленном создании такой структуры, которая затрудняла бы доступ оксидантов во внутренние области полимерного изделия.
Твердофазные полимеры являются фрактальными объектами, поэтому описание их структуры и свойств в рамках эвклидовой геометрии может быть только аппроксимацией. Исходя из этого, в настоящее время становится актуальной проблемой применение современных физических концепций -синергетики, фрактального анализа и т.д. - для описания и прогнозирования структуры и свойств полимеров при их длительной эксплуатации.
Цель настоящей работы заключалась в исследовании структурных изменений полиэтилена высокой плотности (ПЭВП), модифицированного высокодисперсной смесью Ре/РеО (£), современными экспериментальными методиками и разработке теоретических подходов на основе синергетики и фрактального анализа и моделей необратимой агрегации для описания и прогнозирования эффекта структурной стабилизации аморфных и аморфнокристаллических полимеров.

На рис. 1.2 приведены типичные примеры температурных зависимостей Укл и Б. Как следует из этого рисунка, с ростом Т наблюдается симбат-ное уменьшение Укл и Р.
Рис. 1.2. Зависимости плотности Укл кластерной сетки макромолекулярных зацеплений (1) и функциональности кластера Б (2) от температуры испытаний Т для полиарилата [65].
Анализ этих данных приводит к выводу о том, что с увеличением температуры количество кластеров на единицу объема полимера остается практически неизменным, но уменьшается число сегментов в каждом кластере. Однако, в области температуры стеклования Т=ТС происходит распад замороженного локального порядка структуры (Укл=0). При этом избыточный флуктуационный свободный объем достигает критической величины (!' > !'с) [57].
Таким образом, с этих позиций расстеклование полимера обусловлено распадом кластеров [58]. Поэтому энергия образования или распада узла кла-