Создание функциональности полимерных материалов при воздействии инфракрасного лазерного излучения или с помощью сверхкритической среды

• Автор: Никитин, Лев Николаевич
• Шифр специальности: 02.00.06
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 367 с. : ил

1.1. ВОЗДЕЙСТВИЕ НА ПОЛИМЕРНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ С ДЛИНОЙ ВОЛНЫ ,

МИКРОМЕТРОВ.

1. 1. I. Деструкция и абляция полимерных материалов при действии инфракрасного

лазерного излучения

1.1.2 Модификация полимерных материалов при действии лазерного излучения

1.2. Воздействие на полимерные материалы сверхкритических сред.

1.2.1. Сорбция и набухание полимеров в сверхкритичсской двуокиси углерода

1.2.2. Образование пористых структур.

1.2.3. Импрегнация полимерных материалов.

Глава 2. Создание функциональности с помощью инфракрасного лазерного излучения

2.1. Экспериментальная часть .

2.1.1. Объекты исследований
2.1.2. Установка для создания функциональности.
2.1.3. Проведение анализа физикохимических превращений полимерных материалов при
действии лазерного гезлучения
2.2. Тепловые поля при действии инфракрасного лазерного излучения
2.2.1. Тепловое поле, создаваемое лазерным излучением с длиной волны ,6 мкм на
поверхности палифениленоксида
2.2.2. Динамическое тепловое поле создаваемое инфракрасным лазерным излучением по
глубине образцов из полифениленоксида
2.2.3. Тепловые поля на поверхности и по глубине композитного материала при
квазиимпульсном инфракрасном лазерном облучении
2.2.4. Нагрев полимерных покрытии лазерным облучен и ем.
2.2.5. Температура на поверхности полимерных материалов, помещенных в лазерное поле
с учетом объемного тепловыделения.
2.3. ФИЗИКОХИМИЧЕСКИЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ ПРИ ДЕЙСТВИИ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ.
2.3.1. Физикохимические преврепцения полимерных материалов па основе
полифениленоксида.
2.3.2. Физикохимические превращения полимерных материалов на основе
полифен илхиноксалина.
2.3.3. Физикохимические превращения полимерных материалов на основе полифеншена
2.4. Образование сетчатых структур при действии инфракрасного лазерного излучения
2.4.1. Применимость формул зависимости коэффициента сшивания от величины золь
фракции для случая произвольной полидисперсности полимерных материалов
2.4.2. Расчет параметров сетчатой структуры в полимерных материалах на основе полифениленоксида.
2.4.3. Расчет параметров сетчатой структуры в полимерных материалах на основе полифен илен а
2.4.4. Расчет эффективных квантовых выходов процессов разрыва и сшивания цепей в полимерном материале на основе пояиарилата при модификации его лазерным излучением
2.5. Направленное создании функциональных триботехнических характеристик ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ С ПОМОЩЬЮ ИНФРАКРАСНОГО ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ
2.5.1. Создание неравномерной градиентной по глубине микро тверд ости в полимерных
материалах с помощью лазерного излучения.
2.5.2. Влияние лазерной модификации на коэффициент трения, поверхностную энергию и
износостойкость полимерных материалов
2.5.3. Влияние лазерной модификации на термомеханические характеристики полимерных
материалов.
2.5.4. Заключение. Возможности и перспективы улучшения функциональных триботехнических характеристик полимерных материалов с помощью лазерного излучения
2.6. ИЗУЧЕНИЕ ПУТЕЙ ПОВЫШЕНИЯ И ПИРОЛИТИЧЕСКОЙ СТОЙКОСТИ ПОЛИМЕРНЫХ
МАТЕРИАЛОВ С ПОМОЩЬЮ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ.
2.6.1. Изучение процесса воспламенения связующих на основе ароматических
гетероцепных полимеров под действием лазерного излучения.
2.6.2. Повышение пиролитической устойчивости полимерных материалов при действии
на них лазерного излучения.
Глава 3. Создание функциональности в полимерных материалах с
помощью сверхкритической двуокиси углерода
3.1. Экспериментальная часть.
3.1.1. Объекты исследования.
3.1.2. Установки и методики для создания функциональности в полимерных материалах с
помощью сверхкритических сред
3.1.3. Методы исследования физикохимических превращений полимерных материалов при
воздействии сверхкритических сред
3.2. Изучение набухания iюлимеров в сверхкритической двуокиси углерода, как
ПЕРВОЙ ФАЗЫ СОЗДАНИЯ МОДИФИЦИРОВАННЫХ СТРУКТУР ПРЕКУРСОРОВ ФУНКЦИОНАЛЬНОСТИ
3.2.1. Изучение процесса сорбции полимерами сверхкритической двуокиси углерода с
помощью xi метода гравиметрии.
3.2.2. Изучение набухания полимерных материалов с помощью i i методики
3.2.3. Форм ирование пористой структуры в пол им ерах.
3.3. ФОРМИРОВАНИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНОСТИ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ МЕТОДОМ ИМПРЕГНАЦИИ В СВЕРХКРИТИЧЕСКОЙ ДВУОКИСИ УГЛЕРОДА.
3.3.1. Импрегнация в полимеры низкомолекулярных веществ.2
3.3.2. Импрегнация полимеров мономерами.
3.3.3. Импрегнация полимеров полимерами.
Заключение
Благодарности
Литература


Кроме того, потеря массы при облучении, например, карборансодержащих полимеров на воздухе может стремиться к нулю как равнодействующая процессов потери массы за счет деструкции и привеса за счет окисления карборановых ядер. Такой режим можно назвать режимом сол о стабилизации абляции с затуханием, в отличие от случая 1 кривая 1, который можно назвать режимом самостабилизации абляции. В этом режиме происходит нарастание коксового слоя до времени р. Эти процессы самосогласованны. Рис. Зависимости потери массы от времени облучения Г для полимеров группы Б. II стационарная абляция полимера и кокса для режима 1. В работах проведено исследование влияния плотности мощности на состав продуктов деструкции эпоксидных смол. Показано, что существенную роль играют вторичные реакции на поверхности пиролитического слоя, который разогрет до высоких температур. Чем выше температура кокса, которая симбатна величине Б, тем разнообразнее химические превращения продуктов деструкции, диффундирующих из глубинных слоев образца на поверхность. Отмечено повышение содержания Н2 и СО наряду со снижением С, СН4, С2Н6, С2Н4 и др. Скорость удаления коксового слоя также возрастает с увеличением значений Б за счет повышения скорости процессов сублимации и гетерогенного окисления с газификацией продуктов. Характерные особенности разложения эноксиднодиановой смолы марки ЭД изучали на уровне чувствительности массспектрометра , . Для описания термодинамически равновесного нагрева и разложения авторы воспользовались теорией абсолютных скоростей реакций, выведенной для металлов , и показали, что она хорошо описывает разложение полимера. Со ехрШТ 1. С0 скорость звука в полимере Е энергия акгивации процесса разложения при 0 К Еабя при 0 К Тп температура поверхности полимера Я универсальная газовая постоянная. Авторы наблюдали двухстадийное разложение ЭД, причем на первой стадии до образования слоя кокса выход продуктов разложения в расчете на импульс был на порядок больше, чем на второй стадии после образования кокса, что можно объяснить экранировкой коксом чистого полимера. Данный метод позволяет судить о начальных стадиях разложения с хорошей чувствительностью. Формула 1. Е полимера Еа6я в отсутствие кокса или удельной теплоты деструкции 7 при 0 К, когда возможно определить скорость разложения по движению фронта реакции изменение цвета или пористости боковой поверхности при облучении в одномерном режиме. При исследовании лазерного разложения других коксообразующих полимеров, также определяли энергии абляции , , , и изучали химические превращения в поле излучения . Данные по значениям Еавя представлены в таблице 1. Видно, что чем больше содержание в полимере ароматических колец, тем выше энергия абляции. Этот факт хорошо коррелирует с данными о склонности к образованию этими полимерами сшитых структур под действием температуры , . Т7 , . Таблица 1. Полифталоцианин . Влияние химической структуры на процесс образования сшитых структур можно проследить на полимерах, имеющих близкое химическое строение. Распад полимеров на воздухе протекал интенсивнее, чем в инертной среде. ПИ характеризуются меньшим но сравнению с исходным ПИ содержанием азота, а у ПАИ повышенным, что, с учетом данных НКспектроскопии, свидетельствует о возрастании количества в ПАИ при облучении устойчивых имидных циклов. В таблице 1. Б. Видно, что пороговые значения плотностей мощности значительно выше, чем для полимеров группы А ср. Таблица. Полиамидобензимидазол . Р1 пороговая плотность мощности излучения, до которой не наблюдается химических превращений в образце и после которой начинается конверсия мономеров с выделением низкомолекулярных веществ пороговая плотность мощности излучения, соответствующая 0 конверсии мономеров и началу деструктивных превращений в полимере начало процессов сшивания Р пороговое значение плотности мощности излучения, соответствующее завершению процессов образования сшитых структур и началу их разрушения Я пороговое значение плотности мощности излучения, после которого наблюдается абляция кокса. Серьезное исследование влияния химической структуры полимера на значение Еабл проведено в , на примере циануратных полимеров.