^
В настоящее время физическая химия полимеров включает важный с научной и практической точек зрения раздел — физикохимия поверхностных явлений в полимерах. Проблема поверхностных явлений в полимерах необычайно важна, поскольку поверхностные слои имеют большое значение при улучшении свойств технических полимерных материалов.
Физикохимия поверхностных явлений в полимерах тесно связана с созданием новых полимерных материалов и композиционных систем, широко используемых в промышленности и народном хозяйстве— от производства самых простых предметов бытового назначения до создания сложнейших приборов космической и ракетной техники. Современные полимерные материалы являются в основном гетерогенными системами с высокоразвитыми поверхностями раздела фаз. Это различные композиционные материалы, армированные стеклопластики и органопластики, наполненные и армированные линейные и трехмерные полимеры, усиленные резины, всевозможные покрытия, клеи и др. Поэтому поверхностные явления в полимерах, в полимерных композициях и других наполненных и армированных материалах играют важную роль при регулировании макроскопических, структурно-механических, прочностных" и технологических параметров и свойств.
Исследование особенностей поведения полимерных макромолекул на границе раздела фаз -ч- одна из важнейших задач в области физикохимии поверхностных процессов, так как выяснение механизма явлений, протекающих в поверхностных слоях, дает возможность регулировать свойства наполненных и армированных полимерных материалов.
Важность данной задачи подчеркивается тем, что механизм взаимодействия связующего с поверхностью наполнителя стал объектом исследования лишь в последние годы, а накопленные экспериментальные данные еще не получили научного обоснования. Количественные зависимости прочности сцепления наполнителя и связующего от прочности композиционного материала не установлены, отсутствуют также сведения об изменении свойств поверхности полимерного наполнителя под влиянием адсорбированного на нем слоя связующего. Поэтому в выявление указанного-выше существенный вклад внесут исследования теплового движения макромолекулы в поверхностных слоях полимеров, их конформационного состояния в зависимости от природы граничащей поверхности.
Свойства полимеров и их поверхностных слоев в большей степени зависят от теп: лового движения макромолекул связующего и отдельных атомных групп полимерной Цепи. Поэтому изучение теплового движения макромолекул в поверхностных слоях!
различной природы дает возможность выяснить механизм и природу процессов, протекающих при наполнении полимеров в слое полимера на границе раздела. Исследования в этом направлении позволят расширить возможности регулирования свойств полимероЁ в поверхностном слое и получить наполненные композиционные материалы технического назначения с оптимальными свойствами.
• Цель настоящего исследования — изучение молекулярной подвижности методами диэлектрической, .ЯМР релаксации и другими методами и выяснение причин изменения структуры и свойств поверхностных слоев и механизмов взаимодействий полимера с наполнителем в поверхностном слое, разработка граничных слоев новой при- j роды за счет изменения свойств связующих, поверхности наполнителя, поверхности и химической природы самого наполнителя, исследование механизмов взаимодействия и других эффектов, имеющих место в таких граничных слоях. Отличительные качества приобретают наполненные полимеры, содержащие ионогенные добавки, поскольку в этом случае расширяется набор механизмов взаимодействий, обусловленный координационными силами, диполь-дипольным притяжением, дисперсионными эффектами и др. До настоящего времени мало изучены водораствор'имые наполненные полимеры. Поэтому результаты исследований полиакриламидного гидрогеля с добавками неорганической и органической природы имеют важное значение для выявления механизмов взаимодействий в поверхностных слоях таких систем. Особенно актуальна оценка адгезии с позиций теплового движения макромолекул на границе раздела фаз, а исследования термопластов с модифицированными наполнителями дают возможность выявить механизмы релаксационных процессов в термопластах на примере поли-метиленоксида. .
Результаты исследований, изложенные в этой монографии, позволяют научно • обоснованно подходить к выбору и созданию полимерных материалов и регулированию их свойств.
Оглавление
Предисловие ............................
Глава 1. Процессы релаксации и молекулярная подвижность в полимерах •
1.1. Тепловое движение макромолекул в полимерах и локальные формы теп-
, левого движения в полимерах ................... I
1.2. Диэлектрическая и ЯМР релаксации ................ К
1.2.1. Диэлектрические потери.................. 1?
1.2.2. Ядерный магнитный резонанс ................ К
1.3. Молекулярная подвижность полимеров в поверхностных слоях .... 2С 1.3.1. Исследование молекулярной подвижности в поверхностных слоях некоторых аморфных полимеров ............. 22
J.3.2. Исследование молекулярной подвижности полиуретанов .... 35
1.3.3. Молекулярная подвижность в поверхностных слоях ацетилцеллю-лозы ........................... 44
1.3.4. О роли энергетического и энтропийного вкладов в молекулярную подвижность полимеров, находящихся в поверхностных слоях , . 46
1.4. Структура поверхностных слоев полимеров и информации цепей полимерных молекул вблизи границы раздела.............. 50
1.5. Композиционные полимерные материалы и наполненные полимеры ... 55 Глава 2. Межмолекулярная подвижность полимерных цепей на химически модифицированных поверхностях аэросилов.............. 60
2.1. Собственная подвижность длинных органических молекул, химически связанных с поверхностью аэросила................. 61
2.2. Релаксационные процессы в граничных слоях полимеров на поверхности модифицированных аэросилов .................. 67
2.2.1. Молекулярная подвижность макроцепей полимера на поверхности аэросила с блокированными ОН-группами .......... 68
2.2.2. Молекулярная подвижность полимера в поверхностных слоях на поверхностях аэросилов, модифицированных длинноцепными молекулами ряда нормальных спиртов ............. 77
2.2.3. Молекулярная подвижность полимеров в граничных слоях на по-верхдости гликольаэросилов ................ 83
2.3. Молекулярная подвижность в системах линейный полиуретан — гликоль-аэросил ............................ 89
2.4. Влияние гибкости цепи полимера на молекулярную подвижность в поверхностных слоях ....................... 91
2.4.1. Ядерная магнитная релаксация некоторых олигомеров различной природы в объеме и граничных слоях ............ 91
2.4.2. Процессы релаксации сегментов в термообработанных эпоксиакри-латно-стирольных полимерах............... . 94
2.5. Влияние'модификации поверхности наполнителя на вязкость и тиксотро-пные свойства дисперсной системы полимер — аэросил ....... 95
Глава 3. Исследование релаксационных процессов связующих на поверхностях тканых и других наполнителей................ . 104
3.1. Исследование релаксационных процессов в системах эпоксидная смола— : пластификатор в граличном слое................. 104
3.2. Процессы диэлектрической и ЯМР-релаксаций в поверхностных слоях эпоксиакрилатно-стирольных полимеров ...............108 ;
3.2.1. Релаксационные процессы в объеме ............. 108
3.2.2. Молекулярная подвижность макроцепей в поверхностных слоях 111 •
3.2.3. Об особенностях пластификации в эпоксиакрилатно-стирольных 1 полимерах........................ 115 i
3.3. Влияние несвязанного мономера и природы эпоксидной смолы в эпоксиа- Ц крилатно-стирольных полимерах на характер протекания релаксационных | процессов в поверхностных слоях................. 117 |
ЯП9
3.4. Молекулярная подвижность в полиэфирмалеинатах, модифицированных диизоцианатом.........................120'
3.5. О влиянии природы низкомолекулярной компоненты на молекулярную подвижность сегментов и о модельных представлениях эффектов ограничения молекулярной подвижности и пластификации в поверхностных слоях 122"
3.6. Молекулярная подвижность в системах связующее — наполнитель — армирующая ткань ........................126
3.7. Исследование влияния поверхности наполнителя на эффекты ожестчения
и пластификации на примере олигооксипропиленгликоля ......128
Глава 4. Адгезия и молекулярная подвижность наполненных полимеров 135-
4.1. Адгезия наполненных полимеров .................135
4.2. Регулирование прочности адгезионной связи полимеров с твердыми поверхностями путем введения наполнителей .............139'
4.2.1. Прочность адгезионной связи очищенных наполненных полиуретанов с металлической поверхностью .............141
4.3. Влияние величины молекулы модификатора поверхности наполнителя на прочность адгезионной связи с твердым субстратом и молекулярную подвижность наполненного полиуретана .....;.........149
4.4. Особенности проявления молекулярной подвижности в наполненном полиуретане и его адгезионные свойства при изменении концентрации наполнителя........................... 150'
4.5. Структура межфазного слоя наполненного полиуретана на границе раздела с металлическим субстратом ..................155-
Глава 5. Влияние ионогенных добавок на молекулярную подвижность в наполненных и армированных полиэфирмалеинатных полимерах....... 159
5.1. Химическое строение и некоторые свойства полиэфирмалеинатных полимеров.............................159*
5.2. Молекулярная подвижность в полиэфирмалеинатах с добавками, содержащими ионогенные группы...................16Ф
5.2.1. Влияние метакриловокислого калия на молекулярную подвиж- . ность в полиэфирмалеинате .................165
5.2.2. Молекулярная подвижность в полиэфирмалеинате, содержащем ме-такриловокислый магний.................172'
5.2.3. Изменение свойств полиэфирмалеината, содержащего ионогенные • - добавки различной природы, зависимости от времени выдержки реакционной системы до начала полимеризации ........177
5.3. Молекулярная подвижность в поверхностных слоях полиэфирмалеината,
" содержащего метакриловокислый магний ..............181
5.3.1. Релаксационные процессы в наполненном тонкодисперсным оксидом кремния модифицированном полиэфирмалеинате .....181
5.3.2. Процессы релаксации сегментов сетки в наполненных армированных полиэфирмалеинатных полимерах с ионогенными добавками 183-
5.3.3. Влияние азеотропной дегидратации поверхности наполнителя на релаксационное поведение наполненных полиэфирмалеинатов . . 184
5.3.4. Полиэфир малеинат, модифицированный метакриловокислым магнием и армированный капроновой тканью........... 185-
5,4,, Модельные представления о взаимодействиях полиэфирмалеината с солями летакриловой кислоты.................... 186
5.4.1.. Колебательная ИК-спектроскопия полиокситетраметиленгликоля
в присутствии солей метакриловой кислоты.......... 186-
5.4.2. р взаимодействии полиэфирмалеината с метакриловокислым магнием........ _.........F......... 188
Глава 6. Молекулярная подвижность- в смесях полимеров....... 190
6.1. Спин-решеточная релаксация в системе эпоксидная смола — линейный
полимер............................ 190
6.2. Молекулярная подвижность на границах раздела' полимер — полимер 192
зоа
•6.3. Исследование молекулярной подвижности компонентов в системе отверж-даемая смола — поликапроамид . .-...............
"6.4. Диэлектрическая релаксация композиций на основе смесей эпоксидных смол ............................. . 1!
Глава 7. Многокомпонентные наполненные полимерные системы .... 2С-'
7.1. Исследование наполненной карбамидной смолы, эластифицированной по- I
лиакриламидом......................... щ
7.2.. Релаксационные процессы на границах раздела смеси полимерных веществ [
с наполнителями различной природы и другими компонентами . . . . 2№
Глава 8. Молекулярное тепловое движение в полиакриламиде с добавками различной природы..........................2Ш
-8.1. Влияние добавок неорганической и органической природы на структуру •
и свойства полиакриламида ................... 208'
8.1.1. Релаксационное поведение наполненного полиакриламида .... 209;*
8.1.2. Исследование влияния мочевины, органических кислот и сульфата ,• меди на молекулярную подвижность полиакриламида ..... 215
8.1.3. Влияние мочевины, хлорида натрия, оксида кремния и карбоната кальция на растворимость полиакриламида в кислой среде- . . . 219
8.1.4. Исследование структуры и свойств полиакриламидных композиций, содержащих добавки различной химической природы . . . 220л
Г лава 9. Влияние деформационных нагрузок на релаксационные процессы
в поверхностных слоях полимеров ...................230
9.1. Влияние давления на релаксационные процессы В полимерах и их смесях 230
9.2. Влияние деформации на диэлектрическую релаксацию в наполненной резине..............................232
9.3. Влияние давления на свойства поверхностных слоев полимеров на полимерной подложке в условиях получения органопластиков ...... 236
Глава 10. Специфические взаимодействия связующего с наполнителем 240
10.1. Влияние химического взаимодействия трехмерного полимера с поверхностью твердого тела на молекулярную подвижность ........ 240
10.2. Молекулярная подвижность и специфические взаимодействия в наполненном трехмерном полиуретане.................242
Глава 11, Молекулярная подвижность в наполненном полиметиленооксиде 244
11.1. Существующие представления о механизмах релаксационных процессов
в термопластах t.....-................... 245
11.1.1. Тепловое движение полимерных цепей в термопластах .... 245 11.1.2. Релаксационные процессы в полиметитиленоксиде ...... 248
11.2. Структура полиметиленоксида ................. 252
11.3. Механизмы релаксационных процессов в наполненном полиметилен-
окслде ............................ 254
11:3.1. Релаксационное поведение наполненного полиметиленоксида 254
11.3.2. Диэлектрическая релаксация полиметиленоксида, наполненного модифицированным аэросилом............... 262
11.4. Плавление и кристаллизация наполненного полиметиленоксида . . . 268
11.5. Наполненные полиметиленоксидные волокна и полиметиленоксидуре-тановые системы........................271
11.5.1. Молекулярная подвижность в полиметиленоксидуретановых системах ...........•..............272
11.5.2. Диэлектрическая релаксация сегментов цепей в наполненных полиметил еноксидных волокнах ...............273
Заключение............................. 275
Список литературы.........................283
Цена: 150руб.
