Воздействие кислородной плазмы на структуру и физико-механических свойства полимерных и углеродных материалов

• Автор: Гайдар, Анна Ивановна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 133 с. : ил.

Оглавление
Условные обозначения и сокращения
Введение
Глава 1. Аналитический обзор литературных данных по исследованию изменений структуры и свойств полимерных и углеродных материалов в потоках кислородной плазмы
1.1. Основные повреждающие ФКП и их влияние на изменение структуры и свойств конструкционных материалов КА на
низких околоземных орбитах
1.2. Применение потоков КП при лабораторном моделировании воздействия АК ионосферы Земли
1.3. Современные представления о физике взаимодействия
АК с полимерными конструкционными материалами КА
1.4. Изменение физико-механических свойств полимерных материалов под действием набегающего потока АК
1.5. Взаимосвязь надмолекулярной структуры и свойств
полимерных материалов
1.6. Обзор методов защиты ПМ от деградации под
воздействием набегающего потока АК
Заключение
Глава 2. Материалы и методы исследований
2.1. Исследуемые материалы
2.1.1. Обоснование выбора материалов
2.1.2. Описание свойств исследуемых материалов
2.2. Имитационный плазменно-пучковый стенд и режимы
облучения образцов
2.3. Методы исследований структуры и свойств материалов
Глава 3. Экспериментальное исследование изменения структуры и
свойств полимерных пленочных материалов при облучении
3.1 Изменение структуры поверхности и оптических свойств ПИ пленок при различных углах падения ускоренных
частиц КП
Выводы
3.2. Изменение структуры поверхности ПЭ, ПВТМС
при повышении флюенсах АК
Выводы
3.3. Исследование стойкости кремнийорганического материала
ПВТМС к воздействию АК
Выводы
3.4. Исследование эрозии поверхности полимерных
композиционных материалов при облучении потоком КП
Выводы
Глава 4. Экспериментальное исследование изменения структуры и
свойств синтетических полимерных волокон при облучении КП
4.1. Влияние облучения на механические свойства
пара-арамидных нитей
4.2. Сравнительные исследования структуры поверхности облученных образцов пара-арамидных, полиамидных и
аримидных волокон
Выводы
Г лава 5. Экспериментальное исследование изменения структуры и фазового состава углеродных материалов при облучении
5.1. Сравнительные электронно-микроскопические исследования изменения структуры и элементного состава поверхности облученных образцов пироуглеродных материалов: УСБ-15,
ПГИ,УПВ-
5.2. Исследование влияния облучения на структуру и фазовый состав образцов УСБ-15 методом рентгеновской дифрактометрии

5.3. Масс-спектрометрическое исследование влияния пострадиационного нагрева на фазовый состав поверхности
образцовУСБ-
Выводы
Основные выводы и результаты
Литература

селективный характер и направлен в первую очередь на деструкцию более слабых поперечных (мостиковых) связей между макромолекулами.
В ряде работ отмечено, что скорость травления аморфных областей несколько выше, чем кристаллических [52, 62]. Это объясняется их
структурными различиями.
Доля свободного объема в аморфных областях полимера значительно выше и логично предположить, что через него происходит проникновение атомов кислорода при воздействии потоков плазмы. По некоторым литературным данным кислород растворяется только в аморфной фазе [62, 63].
Чем выше степень кристалличности полимера, тем меньше скорость диффузии кислорода. В работе [55] приводятся данные о результатах травления пленок полиэтилена дымящей азотной кислотой, которые показали, что разрушение макромолекул, произошло только в аморфных участках и в местах складывания, макромолекул на границах кристаллитов.
Установлено, что для прохождения реакции окисления необходимо определенное взаимное расположение атома кислорода и звена макромолекулы полимера [62]. В силу того, что молекулярная подвижность в аморфной фазе выше, чем в кристаллической, необходимая для элементарного акта ориентация реагирующих частиц достигается быстрее в аморфной фазе. Вследствие этого скорость окислительной реакции частиц в наименее плотных областях должна быть большей.
Аморфные области содержат много дефектов и изгибов цепей макромолекул, при которых межатомные связи растягиваются, энергия связи уменьшается, а деструкция макромолекул по этим связям происходит при меньших энергиях.
Т.к. сама аморфная область неоднородна и состоит из ряда зон с различной степенью упорядоченности, различной плотностью и молекулярной подвижностью, то скорость травления этих зон должна быть различна.