Влияние частичной совместимости компонентов на реологические и механические свойства смесей полимеров

• Автор: Новикова, Дина Константиновна
• Шифр специальности: 02.00.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 155 с. : ил

ВВЕДЕНИЕ

Список условных обозначений.

Глава I. Обзор литературы.

1.1. Совместимость полимеров

1.1.1. Теоретическая оценка совместимости полимеров

1.1.1.1. Количественные методы.

1.1.1.2. Качественные методы.

1.1.2. Совместимость и химическое строение полимеров.

1.2. Критические явления в области фазовых переходов в смесях полимеров.

1.2.1. Реологические свойства смесей полимеров при

матом содержании одного из компонентов.

1.2.2. Механические свойства смесей полимеров при
матом содержании одного из компонентов.
1.3. Постановка задачи.
Глава II. Объекты и методы исследования
.1. Объекты исследования.
.2. Методы исследования
.2.1. Определение совместимости методом оптической интерферометрии
.2.2. Реологические исследования.
.2.3. Измерение деформации и коэффициентов
линейного термического расширения при нагреве.
.2.4. Измерение механических характеристик.
.2.5. Изучение фазовых переходов.
Глава III. Результаты и обсуждения.
III.1. Полиорганофосфазены
III. 1.1 Диаграммы фазового равновесия смесей
полифосфазенов в области изотропного состояния.
III. 1.2. Исследование совместимости полиоргано
фосфазенов методом ДСК
III. 1.3. Связь фазового состояния смесей полиорганофосфазенов с реологическими и механическими
свойствами
III.2. Модификация полиамида и полипропилена
блоксополимерами полиамидэфиров РЕВАХ ПЕБ
Ш.2.1. Стабильность ПЕБ.
Ш.2.2. Смеси ПА6 ПЕБ.
Ш.2.2.1. Совместимость
1.2.2.2. Реологические свойства.
Ш.2.2.3. Дилатометрические свойства смесей А6 с
ПЕБ термическое расширение, температуры плавления
1.2.2.4. Механические свойства смесей ПА6 с ПЕБ.
1.2.2.5. Заключение.
Ш.2.3. Смеси ППЫТЕБ
III.2.3.1. Совместимость
Ш.2.3.2. Реологические свойства.
1.2.3.3. Теплофизические свойства дилатометрические измерения
Ш.2.3.4. Механические свойства
1.2.3.5. Заключение.
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА


Технологическая совместимость является одним из самых важных свойств, которые определяют эксплутационные характеристики готовых изделий. Проблема предсказания совместимости имеет долгую историю, и ее актуальность в последнее время возрастает. Исследование совместимости полимеров важно как с научной, гак и с практической точки зрения 13, и широкое использование смесей полимеров для создания новых материалов продолжает оставаться стимулом для исследования фазового равновесия в таких системах. В термодинамике существует несколько параметров, позволяющих оценить термодинамическую совместимость полимеров друг с другом. ДОт ДНтТД8т, 1. ДНт изменение энталыши, ДБщ изменение энтропии при смешении. Смешение компонентов протекает самопроизвольно вплоть до образования истинного раствора однофазной системы, если процесс сопровождается уменьшением изобарноизотермического потенциала системы, Т. ДОщ 0. Если при смешении происходит выделение теплоты ЛНт 0 и увеличении энтропии, то Ст уменьшается. Уменьшение СП1 может происходить и при поглощении тепла эндотермический процесс, если соблюдается условие ДНт ТД8т. Многочисленные экспериментальные данные подтверждают, что энтропия при смешении полимеров чаще всего убывает, а не увеличивается, как это происходит при смешении большинства органических жидкостей. Развитая надмолекулярная структура и отсутствие изоморфизма среди полимерных макромолекул приводит к значительному повышению термодинамического потенциала при смешении полимеров. Это является причиной низкой совместимости многих полимеров. ФлориХаггинса ул2 и другие термодинамические параметры. Однако применение обычных методов определения Ар, и х Для систем полимерполимер затруднено. Поэтому чаще всего термодинамическое сродство между полимерами оценивают, используя параметр взаимодействия ФлориХаггинса , связанный с изменением свободной энергии Гиббса. Эта связь вытекает из классической теории ФлориХаггинса 47, разработанной первоначально для растворов полимеров. В дальнейшем Скотт 8 эту теорию применил к смесям полимеров. Ф, 1п чI ХФ1Ф2 х, х
1. Я универсальная газовая постоянная, Т абсолютная температура, У5 объем сегмента, равный объему повторяющейся единицы цепи, Причем одинаковый ДЛЯ обоих полимеров, XI и х2 число сегментов полимеров 1 и 2 в смеси, ср И р объемные доли компонентов 1 и 2 в смеси. Параметр термодинамического взаимодействия Х относится к энтальпии взаимодействия между сегментами, каждый из которых имеет объем У5. Первые два члена уравнения 1. Так как полимеры имеют большую степень полимеризации и, соответственно, число сегментов их макромолекул велико, энтропия смешения двух полимеров очень мала. Третий член в правой части уравнения изменение энтальпии при смешении. Отсюда, согласно теории ФлориХаггинсаСкотта, изменение энтальпии при смешении полимеров может превосходить по величине небольшое изменение комбинаториальной энтропии. При стремящимся к бесконечности X и х2, уравнение 1. Хъ т. Положительные значения х должны соответствовать несовместимой системе. Применяя к уравнению 1. Х2Х
г 1
12 12 XI Х
1. Х и х2, тем меньше х2кр. Это значит, что даже незначительное поглощение тепла при смешении может привести к расслаиванию полимеров. Поэтому совместимость между двумя полимерами реализуется, если параметр взаимодействия близок к нулю. Параметр термодинамического взаимодействия Х являясь энергетической мерой взаимодействия полимеров, может быть вычислен на основе теории регулярных растворов Гильдебранда 9
Х б, 2, 1. Как видно их этого уравнения, расчетное значение параметра по теории Гильдебранда всегда положительно. Так как вклад комбинаториальной энтропии мал, а Хкр стремится к нулю, то лишь для случая очень близких значений 8 и 8 2 расчетное значение может быть меньше хкр, т. Джсм3. По мнению других авторов 1, в системе, в которой разность параметров растворимости менее 2, кДжм3, может реализоваться совместимость. Параметры растворимости 8 и можно рассчитать, например, по теории групповых и атомных вкладов .