РОЗДІЛ 2
ОБ’ЄКТИ ТА МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕННЯ
2.1. Хімічна будова вихідних полімерів синтетичного і природного
походження та методика приготування композитів на їх основі
В дисертаційній роботі дослідження виконували на двох серіях полімерних
композитів, отриманих на основі лінійних полімерів синте-тичного і природного
походження: ПУ1– чи ПУ2 та поліетерної похідної целюлози – ацетобутирату
целюлози.
* ПУ1 з ММ=40 кг/моль, виробництва Казанського заводу синтетичного каучуку
(Росія), хімічну будову якого наведено на схемі 1:
Склад: ОТМГ : ДФМДІ : 1,4 БД (1 : 2 : 1)
Вихідний ПУ1 досліджували у вигляді вигляді плівок, отриманих розчиненням
гранул цього полімеру в ДМФА при Т=50 °С та вилитих на політетрафторетиленові
(ПТФЕ) пластини, попередньо нагріті до цієї температури. Плівки сушили протягом
24 годин на повітрі при Т=60 °С, а потім при залишковому тиску Рзал =1,33 кПа у
вакуумі (Т=70 °С) до досягнення ними постійної маси.
* Поліуретан ПУ2 ММ 2 кг/моль, виробництва Казанського заводу синтетичного
каучуку (Росія), хімічну будову якого наведено на схемі 2 :
Склад: ОБГА : ДФМДІ : 1,4 БД (1 : 2 : 1)
Вихідний ПУ2 досліджували у вигляді вигляді плівок, отриманих аналогічним
зразкам ПУ1.
З метою видалення домішок та зшитих фрагментів отримані 10%-ні ПУ1 та ПУ2 в
ДМФА пропускали крізь молекулярні сита. ДМФА попередньо сушили струшуванням з
твердим КОН і дистилювали у вакуумі із залишковим тиском Рзал =1,33 кПа.
* Ацетобутират целюлози (АБЦ) з ММ 75 кг/моль, виробництва фірми Aldrich,
ступінь заміщення ОН–груп становить 51% (13 % ацетатної та 38 % бутирольної
складових). Хімічну будову цього полімеру наведено на схемі 3:
Перед проведенням досліджень АБЦ переосаджували за методикою, описаною в роботі
[126]. АБЦ переосаджували у воду з розчину в ацетоні, який попередньо сушили
вуглекислим калієм та дистилювали, збираючи фракцію з Ткип=56 °С.
* Композити на основі ПУ та АБЦ одержували через попереднє розчинення вихідних
полімерів у ДМФА: до 10%–ного розчину ПУ додавали відповідну кількість 10%–ного
розчину АБЦ в розрахунку на сухий залишок так, щоб в 100 г композиту було 1, 5,
10, 15, 25 г АБЦ. Розчини змішували при 70 °С протягом 2 год. Отримували зразки
у вигляді плівок розміром 0,04ґ0,02ґ0,0005 м, политих з розчинів композитів на
попередньо нагріті до 60 °С ПТФЕ пластини. Плівки кожного композиту сушили
протягом 24 годин при 60 °С на повітрі, а потім при 80 °С у вакуумі до
досягнення ними постійної маси.
2.2. Методика підготовки зразків вихідних полімерів та композитів на їх основі,
підданих дії зовнішніх постійних електричного та магнітного полів
* Як джерело зовнішнього постійного магнітного поля (ПМП) викорис-товували
електромагніт (схема 4) з діаметром полюсів 0,12 м, відстань між якими
становила 0,025 м. Конструкція електромагніту дозволяла дискретно змінювати
напруженість магнітного поля (Н) в інтервалі 2ч8 ґ105 А/м. Для забезпечення
однорідності ПМП плівки полімерів та композитів мали розмір 0,04 ґ 0,02 м.
* Роль джерела зовнішнього постійного електричного поля (ПЕП) вико-нував
плоский конденсатор, пластини якого мали розмір 0,10Ч0,15 м, а відстань між
пластинами становила 0,06 м (схема 5). Різницю потенціалів (U), яку накладали
на пластини конденсатора, забезпечував високовольтний стабілізований випрямляч
напруги ВС-22 з покроковим (200 В) типом зміни напруги від 0 до 4 кВ. Для
проведення досліджень використовували різницю потенціалів U = 1, 2, 3 і 4 кВ,
при цьому напруженість ПЕП (Е) між пластинами конденстатора становила від 16 до
64 кВ/м. Для забезпечення однорідності ПЕП досліджувані зразки полімерів мали
розмір 0,04 ґ 0,02 м.
Модифікацію вихідних полімерів і композитів на їх основі під дією ПМП чи ПЕП
здійснювали в умовах підвищеної рухливості фрагментів макролан-цюгів полімерів,
яку попередньо досягали нагріванням зразків до 110 °С, тобто вище
температурного переходу склування жорстких блоків поліуретанового компонента
(Тg2=70 °С). Ці зразки далі в обговоренні результатів названо вихідними.
* Для вивчення впливу фізичних полів досліджуваний зразок (плівка), розміщений
на мідному плоскому нагрівачі між полюсами електромагніту
обкладками конденсатора) таким чином, щоб силові лінії однорідного ПМП (ПЕП)
були паралельні до площини зразка, попередньо нагрівали до 110 °С, а потім
піддавали дії ПМП (Н=2 ґ 105 А/м) чи ПЕП (Е= 16ч64 кВ/м) протягом 1 год, після
чого, не знімаючи дії силового поля, температуру зразка поступово змешували
протягом 1 год до 25 °С.
2.3. Методи дослідження структурної організації та властивостей
композитів на основі поліуретанів та ацетобутирату целюлози, модифі-
кованих дією ПМП та ПЕП
1. Метод ширококутового розсіювання рентгенівських променів (ШКРРП).
Дослідження проводили за допомогою рентгенівського дифракто-метра ДРОН–4–07,
рентгенооптична схема якого виконана за методом Дебая–Шеррера “на проходження
первинного пучка через досліджуваний зразок”, з використанням CuKa –
випромінювання (l=0,154 нм), монохроматизованого Ni–фільтром. Як джерело
характеристичного рентгенівського випромінювання використовували рентгенівську
трубку (БСВ27Cu), яка працює в режимі: U=30 kB, I=40 мA. Дослідження виконували
методом автоматичного покрокового сканування в інтервалі кутів розсіювання (2q)
від 7 до 40 градусів, час експозиції становив 5 чи 10 с. Температура проведення
досліджень – 20±2 °С.
Визначення міжплощинних відстаней (dhkl) в кристалітах аморфно–кристалічних
полімерів та середньої відстані між молекулярними шарами в аморфних полімерах
виконували згідно з рівнянням Брегга [114]:
dhkl=nл(2sinиm)-1 (2.1)
де n – порядковий номер дифракційног