Модификация полиэтилена и поликапроамида для получения композиционных материалов конструкционного назначения с пониженной горючестью

• Автор: Пономарёва, Наталия Валентиновна
• Шифр специальности: 05.17.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 125 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

ГЛАВА I. Литературный обзор

1. Горение полимеров

1.1. Деструкция полиэтилена

1.2. Снижение горючести полиэтилена

1.3. Деструкция поликапроамида

1.4. Снижение горючести поликапроамида

2. Влияние наполнителей на структуру и свойства полимеров

ГЛАВА 2. Объекты и методы исследования

2.1 Объекты исследования

2.2 Методы исследования
2.2.1 Методики испытания по ГОСТ
2.2.2 Метод термогравиметрического анализа
2.2.3 Метод рентгеноструктурного анализа
2.2.4 Метод инфракрасной спектроскопии
2.2.5 Метод оптической микроскопии
2.2.6 Модификация вискозного волокна
ГЛАВА 3. Разработка составов и технических основ создания КМ на
основе полиэтилена
3.1 Реологические свойства композиционных материалов на основе по лиэтилена
3.2 Влияние наполнителей на структуру полиэтилена
3.2.1 Исследование взаимодействия в ПКМ методом инфракрасной спек
троскопии
3.3 Влияние наполнителей на деформационнопрочностные свойства КМ на основе полиэтилена
3.4 Теплофизические свойства композиционных материалов на основе полиэтилена
3.5 Влияние наполнителей на термостабильность и горючесть наполнен ного полиэтилена
3.6 Выбор оптимальных составов с помощью математических методов планирования экспериментов и оптимизации
3.6.1 Оптимизация по методу золотое сечение
3.7 Сравнительный анализ свойств наполненного полиэтилена
ГЛАВА 4. Разработка составов и технологических принципов создания ПКМ на основе поликапроамида
4.1 Влияние замедлителей горения на реологоический свойства поликапроамида
4.2 Влияние замедлителей горения на структуру поликапроамида
4.2.1 Исследование взаимодействия в ПКМ методом инфракрасной спектроскопии
4.3 Влияние замедлителей горения на деформационнопрочностные свойства композиционных материалов на основе поликапроамида
4.4 Теплофизические свойства композиционных материалов на основе поликапроамида
4.5 Влияние замедлителей горения на процессы пиролиза и горения поликапроамида
4.6 Сравнительный анализ свойств наполненного поликапроамида Выводы
Список использованной литературы


Границей, разделяющей зоны реакций в конденсированной и газовой фазах, является горящая поверхность, поверхность газификации. Горение полимеров делят на временные Стадии, относящиеся к нагреву, деструкции, воспламенению и горению [2]. Л весь процесс превращения исходных веществ в продукты сгорания носит многостадийный характер. Примечания: Тн,Т§,Тг, - начальная температура полимера, температура поверхности, температура фронта. Первая зона включает в себя слои полимерного материала, прилежащие к поверхностному слою и называется зоной «прогрева». В ней протекает пиролиз полимера при сравнительно низких температурах. Далее следует зона «химических превращений в конденсированной фазе». Это поверхностный слой материала, который подвергается термоокислительной деструкции. Зона «пламени» характеризуется значительным выделением тепловой энергии, максимальной температурой, световой эмиссией и начинается там, где имеется достаточная концентрация продуктов разложения. В зоне «продуктов сгорания» завершается большинство окислительных реакций, и продукты реакции смешиваются с холодным воздухом. Горение полимеров представляет собой сложную совокупность многостадийных физико-химических превращений в конденсированной, газовой фазе и на поверхности их раздела. Подавить горение полимеров возможно разорвав цикл горения превращений в конденсированной или газовой фазах, либо на поверхности их раздела. Важнейшей стадией процесса горения является стадия термических и термоокислительных деструктивных превращений полимерных материалов в конденсированной фазе, поскольку именно эти процессы, в основном, определяют: общее количество и состав топлива для процесса горения; легкость воспламенения продуктов; интенсивность дымо- и сажеобразования; состав продуктов горения и их токсичность. В обычных условиях эксплуатации зарождение и возникновение горения полимерных материалов осуществляется чаще всего в результате газофазного воспламенения горючих продуктов деструкции. Поэтому знание процессов происходящих при термическом и термоокислительном разложении полимера является важным и ложится в основу нахождения методов подавления или замедления основного процесса происходящего в конденсированной фазе. Деструкция полимеров под действием тепла может протекать по двум механизмам в зависимости от того, в какой среде происходит разложение: в инертной или в присутствии кислорода. В отсу тствие кислорода ПЭ сравнительно устойчив к воздействию температуры [3, 4]. Разложение полимера начинается при температурах выше 7°С, а около 7°С его термодеструкция происходит с большой скоростью с выделением значительных количеств летучих веществ. Температура полураспада (потеря % массы при нагревании в течение - мин) ПЭ составляет 6°С [3, 5]. Поскольку все углерод-углеродные связи в ПЭ, за исключением связей, расположенных на концах цепи, в местах разветвлений обладают одинаковой прочностью, то вероятность их распада под действием тепла одинакова. Поэтому распад макромолекул ПЭ имеет случайный характер. При термической деструкции сравнительно низкомолекулярного ПЭ в вакууме и в атмосфере азота при нормальном давлении обнаружено [3], что летучие продукты деструкции состоят из низкомолекулярных осколков полиэтиленовых макромолекул. Средневязкостная молекулярная масса остатка резко снижается при выдержке в течение ч выше 5°С [3]. При дальнейшем нагревании происходит более плавное снижение молекулярной массы полимера. При деструкции ПЭ в атмосфере азота обнаружен рост ненасы-щенности с увеличением степени его разложения, что может быть связано с диспропорционироваиием более иизкомолекулярных макрорадикалов по концевым связям или переносом атомов водорода до двух соседних углеродных атомов главной цепи. Анализом продуктов деструкции ПЭ, образующихся в вакууме, в атмосфере азота или гелия при различных температурах, установлено, что чем выше температура разложения, тем ниже молекулярная масса продуктов распада и тем больше доля газообразных соединений [3]. Гак, доля этилена составляет 0% при 0°С, 5,5% при 0°С и ,4% при °С.