РОЗДІЛ 2
ФІЗИКО-ХІМІЧНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ ОБ'ЄКТІВ
ТА МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕННЯ
В даній роботі досліджувались полімерні композити, які отримували на основі високополімерних матриць (епоксидні смоли, ПВС, ПММА, та ін.) з органічними (полімерними) та неорганічними наповнювачами. Як струмо-провідні полімерні наповнювачі використовували органічні напівпровідники на основі спряжених поліаренів. Наявність спряженої системи ?-електронних зв'язків та ароматичних фрагментів у структурі цих полімерів зумовлює їх специфічні характеристики, зокрема, електропровідність. Серед родини спряжених поліаренів досліджувались полімери на основі ароматичних амінів - поліанілін та його похідні - поліортометоксіанілін, поліортотолуїдин. Ці полімери є достатньо стабільними до дії кисню, високих температур, опро-мінення, вихідні речовини (мономери) є широко доступними і виробляються на підприємствах хімічної промисловості України. Для одержання даних об'єктів дослідження використовувались відомі методики хімічної окисної та електро-хімічної полімеризації [2, 80]. Очистка вихідних та допоміжних речовин прово-дилась за стандартними методиками [81-83]. Фізико-хімічні характеристики відповідали літературним даним [84-86].
2.1. Одержання та характеристика вихідних речовин і об'єктів дослідження
2.1.1. Вихідні речовини для одержання спряжених поліаміноаренів
Анілін (C6H5NH2) -масляниста, безбарвна в чистому вигляді рідина, яка швидко темніє на повітрі і на світлі. Ткип.= 184,4 0С, Тпл. =-6,2 0С; ?20=1,022 г/см3, nД20=1,5863. Розчиняється в спирті, диетиловому етері, воді [84].
Анілін сульфат (C6H5NH2.HSO4) - відносна молекулярна маса ?180,34; кристалічний порошок марки "ХЧ" використовували без додаткової очистки;
о-толуїдин (H3C-C6H4-NH2) - марки "хч" очищували методом перекристалізації з кислих водних розчинів; відносна молекулярна маса ?107,16; Тпл =-(16,3-28) 0С; Ткип.= 199,7 0С; ?20 = 0,449 г/см3;
о - метоксіанілін (анізідін)(CH3OC6H4NH2) двічі переганяли в вакуумі. Без-барвні кристали, на повітрі окиснюються і набувають темно-коричневого забарвлення, погано розчинні у воді (3%, при 293К), але розчиняються в органічних розчинниках. Відносна молекулярна маса ?123,14; ?20=1,092г/см3; n20D = 1,5754; Тки.п = 2250С; Тпл. = 5,20С.
Окисники:
Калій і амоній персульфати K2S2O8 або (NH4)2S2O8 марки " чда" очищували перекристалізацією з водних розчинів.
Для досліджень використовувались
Кислоти: сульфатна кислота ? H2SO4 марки "ос.ч."; відносна молекулярна маса ? 98; ?20 =1,8350г/см3; ?20 = 10См/м; Ткип = 296,20С.
Хлоридна кислота ? HCl марки "ч", ?20 = 1,639 г/см3, відносна молекулярна ма-са-36,47; Ткип = -840С;
Толуолсульфокислота ?CH3C6H4SO3H марки "х.ч.", відносна молекулярна ма-са- 172,20; Тпл = 920С; Ткип = 296,20С(при 2,67кПа).
Плавикова кислота ? HF марки "чда", відносна молекулярна маса ?20,01; кон-центрація 35% або 19,52М; ?20 = 0,921г/см3; Ткип = 19,90С.
Борна кислота ? Н3ВО3 марки "хч ", відносна молекулярна маса - 61,83;
? 20 = 1,435 г/см3; Трозк.=1850С.
2.1. 2. Полімерні матриці
Вивчення фізико-хімічних закономірностей процесів синтезу полімерних композитів з необхідними функціональними властивостями а саме: еластичними, термопластичними, просторово зшитими в процесі отвердіння проводилося з використанням полімерних матриць промислового виробництва, зокрема, епоксидна смола ЕД-20 полівініловий спирт та поліметакриловий естер метакрилової кислоти (ПММА).
Полівініловий спирт (ПВС) - марки П/2.
(-CH2-CH-OH-)n відносна молекулярна маса, знайдена за характеристичною в'язкістю водних розчинів ПВС при 293К - 36000; ?20 =1,20-1,30 г/см3; показник заломленняn=1,49-1,53. Температура деструкції TD =503К. ПВС одержують кислотним або лужним алкоголізом полівініацетату [85].
[-CH2 -CH- ]n + CH3OH > [-CH2 - CH-]n + CH3OOCH3
| |
OCOCH3 OH
ПВСтех. -білий порошок з температурою скловання 353К. Міцність на розрив досягає 500-600кг/см2, а після 5-6 кратної витяжки 4000-5000 кг/см2. ПВС містить до 15% вихідних ацетатних груп, має стереорегулярну будову, добре розчинний в гарячій воді, гірше в алкоголях, стійкий до дії масел, жирів, кислот, лугів, вуглеводнів, органічних розчинників. Для одержання розчину ПВС наважку полімеру (2-10%) змішували з водою і нагрівали до Т= 353-363К до повного розчинення полімеру.
Поліметилметакрилат (ПММА) -
CH3
¦
(?CH2-C?)n
¦
C ?OOCH3
Використовувався лінійний термопластичний полімер. Відносна молекулярна маса, знайдена за характеристичною в'язкістю розчинів ПММА при 293К становила 600 тис., = 1,19 г/см3, = 1,492. Температура деструкції = 493К. Технічний полімер - прозорий з температурою скловання 388 К. ПММА володіє високою проникністю для променів видимого світла і ІЧ-світла, високою атмосферостійкістю, електроізоля-ційними властивостями. Розчиняєтся у власному мономері, ароматичних і галогензаміщених вуглеводнях, кетонах, мурашиній і оцтовій кислотах, утворюючи дуже в'язкі розчини.
Епоксидна смола ЕД-20 :
Вміст епоксидних груп 21,2% ; відносна молекулярна маса 380?400; =1,246 г/см3.
2.1.3. Хімічний та електрохімічний синтез спряжених поліаренів
Окисна полімеризація аніліну та його похідних здійснювалася за методиками [87,88]. При неперервному перемішуванні з'єднували 0,2 М розчин мономеру в 0,5М розчині сульфатної кислоти з еквімолярною кількістю розчину амоній персульфату (NH4)2S2O8 (окисник) при кімнатній температурі. Синтез тривав 24 години. Утворювався спряжений полімер в вигляді дрібнокристалічного дисперсного
- Київ+380960830922