РОЗДІЛ 2
ОБ'ЄКТИ І МЕТОДИКИ ДОСЛІДЖЕНЬ
2.1. Вибір і обґрунтування об'єктів досліджень
В якості об'єктів дослідження обрані термопластичні поліуретани, синтезовані у ВАТ "Полімерсинтез" (Російська Федерація, м. Володимир). Характеристики вихідних компонентів (з їх хімічними формулами) для синтезу досліджуваних поліуретанових термопластів подані в табл. 2.1. В якості простих поліефірів використані похідні тетрагідрофурану з різною молекулярною масою. Особливістю простих поліефірів є наявність в основному ланцюгу макромолекул простої ефірної групи С-О-С, яка регулярно повторюється. ТПУ на основі простих поліефірів мають підвищену гідролітичну стійкість та морозостійкість [76].
Складні поліефіри з різною молекулярною масою одержували взаємодією адипінової кислоти з гліколями. Особливістю складних поліефірів є наявність в основному ланцюгу макромолекул складноефірного зв'язку -СОО-, що регулярно повторюється. ТПУ на основі таких ефірів відрізняються більш високими фізико-механічними властивостями, кращою стійкістю до світло- та термоокислювальної деструкції, високою технологічністю переробки [76]. Молекулярна маса поліефірів варіювалася в інтервалі 500-2000. Відповідно до досліджень Саундерса Дж. та Фріша К. [79], використання поліефірів даного діапазону молекулярної маси при синтезі ТПУ має найбільші переваги. В якості ізоціанатів використані 4,41-дифенілметандіізоціанат (МДІ) та 2,4-толуїлен-діізоціанат (ТДІ), які одержали найбільше поширення при синтезі ТПУ [23, 79, 80]. Як подовжувач ланцюга обрані традиційні гліколі: етандіол (ЕГ) та 1,4-бутандіол (БД).
Для оцінки ролі кожного вихідного компоненту та впливу структури на триботехнічні характеристики ТПУ показані просторові моделі макромолекул досліджених систем (рис. 2.1, 2.2, 2.3, 2.4) [135]. Тривимірні моделі побудовані
Таблиця 2.1
Характеристики вихідних компонентів, які використовувались для синтезу термопластичних поліуретанів
Найменування компонентаСкорочене позначенняМолекулярна масаПризначенняСтруктурна формулаХарактеристикаПоліокситетра-метиленглікольПОТМГ1000простий поліефірНО[-(CH2)4-O-]nHГідроксильне число - 54,5-57,5; кислотне число - 0,1Поліетиленгліколь-адипінатПЕГА2000складний поліефірНО[-CO(CH2)4-COO(CH2)2O-]nHТверда речовина, не розчин. у воді та хлороформі. Отрим. конденсаціею окису етилену з адипіновою кислотоюПолібутиленгліколь-адипінатПБГА500-2000складний поліефірНО[-CO(CH2)4-COO(CH2)4O-]nHПоліетиленбутилен-глікольадипінатПЕБГА2000складний поліефірНО[-CO(CH2)4-COO(CH2)4O-]n-
-[-CO(CH2)4-COO(CH2)2O-]mH4,41-Дифенілметан-діізоціанатМДІ250ізоціанатCH2(C6H4NCO)2Тпл.=313 К, Ткип.=430 К
?=1185 кг/м32,4-толуїлен-діізоціанатТДІ200ізоціанатCH3C6H3(NCO)2Тпл.=295 К, Ткип.=393 К
?=1217 кг/м3Етандіол (етиленгліколь)ЕГ62подовжувач ланцюгаHOCH2-CH2OHТпл.=260 К, Ткип.=470 К
?=1113 кг/м31,4-бутандіол (бутиленгліколь)БД90подовжувач ланцюгаCH2(OH)CH2CH2CH2(OH)Тпл.=303 К, Ткип.=476 К
на підставі отриманих даних ІЧ-спектроскопіі, диференційно-термічного, термомеханічного, рентгеноструктурного та електронномікроскопічного аналізів і погоджуються із сучасними уявленнями про морфологію та будову поліуретанових блок-сополімерів [3].
Вихідні зразки ТПУ отримані з використанням одностадійного способу синтезу в масі при рівному співвідношенні ізоціанатних і гідроксильних груп (NCO/OH=1) [81].
Об'єкти досліджень обрані з урахуванням аналізу перколяційних моделей рядів ТПУ однієї хімічної будови, наявних у літературі відомостей та результатів досліджень.
2.2. Методика вивчення структури термопластичних поліуретанів
Рентгеноструктурні дослідження фазового складу розроблених матеріалів здійснювали на установці ДРОН-2 [46]. Зйомка проводилася в мідному (CuК?) випромінюванні з використанням кристала-монохроматора при наступних режимах роботи: напруга - 20 кВ, струм - 10 мА, межа вимірювання - 1000. Криві розподілу інтенсивності записували на діаграмну стрічку потенціометра. Дифракційні максимуми записували в інтервалі подвійних кутів відбиття (5-1500). Подвійні кути визначали по положенню піка дифракційного максимуму, потім по куту відбиття ? визначали міжплощинну відстань d (в нм) з рівняння Вульфа-Брега [46, 157]
, (2.1)
де ? - довжина хвилі випромінювання (для мідного випромінювання ?=0,1542 нм),
? - кут відбиття для даної площини.
За інтенсивністю піків робили висновок про зміни в структурі термопластичних поліуретанів.
Виміри умовного напруження при подовженні f300 ТПУ здійснювали при 293 К в області лінійної в'язкопружності (f
Термомеханічні дослідження здійснювали на приладі ТМК-2 по інтег