Повышение эксплуатационных свойств композитов на основе политетрафторэтилена путем структурной многоуровневой модификации

• Автор: Суриков, Валерий Иванович
• Шифр специальности: 05.02.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Омск
• Количество страниц: 363 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. СТРУКТУРА, СВОЙСТВА И МОДИФИКАЦИЯ АМОРФНОКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ЛИНЕЙНЫХ ПОЛИМЕРОВ

1.1. Актуальность разработок в области создания новых полимер-

ных композиционных материалов специального назначения

1.2. Структура, молекулярная подвижность и свойства политетрафторэтилена в разных физических состояниях

1.2.1. Строение и структура

1.2.2. Вязкоупругие свойства и молекулярная подвижность

1.2.3. Механические свойства..................................31 С

1.2.4. Теплофизические свойства..............................34 А"

1.2.5. Триботехнические свойства
1.3. Влияние наполнителей на структуру аморфно-кристаллических полимеров
1.4. Влияние наполнителей на физические свойства аморфнокристаллических полимеров
1.4.1. Молекулярная подвижность и вязкоупругие свойства
1.4.2. Деформационно-прочностные свойства.....................53 ^
1.4.3. Теплофизические свойства..............................56 а-
1.4.4. Триботехнические свойства.............................58 С'
1.5. Анализ результатов исследований, цель и задачи работы..
1.6. Выводы
ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ, ВЫБОР И РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ И СРЕДСТВ
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Объекты исследования
2.2. Методы и средства изучения структуры полимерных материалов
2.2.1. Рентгеноструктурный анализ
2.2.2. Электронная микроскопия
2.3. Термический анализ
2.4. Методы и средства исследования физико-механических и триботехнических свойств
2.4.1. Вязкоупругие свойства
2.4.2. Деформационно-прочностные и триботехнические
свойства
2.5. Методы исследования теплофизических свойств
2.5.1. Теплоемкость
2.5.2. Тепловое расширение
2.6. Вспомогательные методы
2.6.1. Метод гидростатического взвешивания
2.6.2. Ультразвуковой импульсный метод
2.7. Выводы
ГЛАВА 3. СТРУКТУРА МОДИФИЦИРОВАННОГО ПОЛИТЕТРАФТОРЭТИЛЕНА
3.1. Выбор модельных систем для структурных исследований
3.2. Морфологические особенности структуры модифицирован-
ного политетрафторэтилена
3.2.1. Электронно-микроскопический анализ надмолекулярной структуры модифицированного ПТФЭ
3.2.2. Дефектность структуры модифицированного ПТФЭ
3.3. Особенности кристаллизации модифицированного политетрафторэтилена
3.3.1. Рентгеноструктурные исследования модифицированного
ПТФЭ...................................................119 ;/
3.3.2. Особенности кинетики кристаллизации модифицированного

3.4. Выводы
ГЛАВА 4. ВЯЗКОУПРУГИЕ СВОЙСТВА ПОЛИТЕТРАФТОРЭТИЛЕНА
И КОМПОЗИТОВ НА ЕГО ОСНОВЕ
4Л. Вязкоупругие свойства полимеров. Связь вязкоупругости
политетрафторэтилена с надмолекулярной структурой.....135 (/
4.2. Вязкоупругие свойства модифицированного политетрафторэтилена
4.2.1. Модельная двухкомпонентная система ПТФЭ-БП
4.2.2. Модельная двухкомпонентная система ПТФЭ-УВ
4.2.3. Многокомпонентные композиты 154 I/
4.3. Связь вязкоупругих свойств модифицированного политетра фторэтилена с молекулярной подвижностью
4.4. Выводы
ГЛАВА 5. РЕЛАКСАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА МОДИФИЦИРОВАННОГО ПОЛИТЕТРАФТОРЭТИЛЕНА
5.1. Физические основы и возможности релаксационной спектрометрии
5.2. Разработка методов исследования релаксационных процессов
в модифицированных материалах
5.2.1. Расчет релаксационных параметров в модели линейного вязкоупругого тела с дискретным временем релаксации
5.2.2. Расчет непрерывных спектров времен релаксации в модели релаксаторов с дискретным временем релаксации в приближении линейной вязкоупругости
5.3. Применение методов релаксационной спектрометрии к анализу процесса стеклования и степени структурной микронеоднородности композитов на основе политетрафторэтилена
5.3.1. Особенности стеклования политетрафторэтилена
5.3.2. Структурная микронеоднородность модифицированного политетрафторэтилена
5.4. Вывод

руемые и по настоящее время, являются работы Тарасова [125, 126]. Автор применил основные представления теории Дебая к одномерному и двумерному континууму и получил уравнения для расчета теплоемкости твердых тел, в частности с цепной структурой (как в случае ПЭ и ПТФЭ), как со слабым, так и сильным межцепным взаимодействием. Для ряда полимеров эта теория хорошо согласуется с экспериментальными данными, в том числе и для ПТФЭ [127, 128]. Однако в общем случае модель Тарасова, не учитывающая дисперсию дебаевских волн, имеет ограниченное применение. Лившиц [129], обративший внимание на необычный закон дисперсии упругих волн в теории Тарасова, использовал иные законы дисперсии [130]. Вместе с тем в теории Лившица, как и в теории Тарасова не учтены многие особенности полимеров. Этих недостатков в определенной мере лишена теория Стокмейера-Хечта [131]. Модель в виде тетрагональной решетки позволила Стокмейеру и Хечту рассчитать колебательный спектр полимеров с учетом межмолекулярного взаимодействия и предсказать поведение С с температурой при очень низких и низких Т. Один из недостатков модели заключается в том, что она не применима к полимерам с цепями в виде спирали (как это имеет место, например, в ПТФЭ).
Подводя итог, можно отметить , что ни одна из теорий теплоемкости не в состоянии предсказать температурные зависимости С реального полимера, в том числе и ПТФЭ, по-видимому, из-за структурного многообразия полимерных материалов.
Анализ температурных зависимостей теплоемкости полимеров, полученных экспериментально, приведен в монографиях [73, 106, 121-123]. Отмечается, что зависимость С от Т аморфного полимера качественно отличается от таковой для полностью кристаллического полимера. Это отличие заключается в существовании в аморфных полимерах при очень низких температурах так называемой «сверхдебаев-ской» части теплоемкости, которая может быть описана одной или несколькими характеристическими функциями Эйнштейна. Одна из физических интерпретаций «сверхдебаевского» вклада дана в работах [132, 133]. Согласно ей вблизи пустот происходит локализация низкочастотных акустических колебательных мод. В работе же [134] «сверхдебаевский» вклад объясняется существованием одномерных осцилляторов, в качестве которых могут выступать совокупность звеньев цепи. Экспериментальное подтверждение существования избыточной теплоемкости в ПТФЭ получено в работе [135].