РОЗДІЛ 2
ОБ'ЄКТИ ТА МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕННЯ
2.1. Обґрунтування вибору об'єктів дослідження
Серед великої кількості досліджуваними науковцями ВПС особливо поширеними були системи, в яких одним з компонентів, як правило, був поліуретан. Така увага дослідницького загалу до поліуретанів та композитів на їхній основі спричинена, перш за все, тим, що, з одного боку, вони є давно та добре вивченими полімерними системами з хімічної точки зору, а з іншого боку, матеріалами, які завдяки своїм унікальним функціональним властивостям знайшли найширше застосування в різних галузях промисловості (автомобілебудуванні, літакобудуванні, легкий промисловості тощо) та в медицині.
Таким чином, вибираючи ВПС, один або обидва компоненти в яких є лінійний або сітчастий поліуретан, за об'єкти дослідження, автор тим самим претендує на поширення отриманих закономірностей на значну частину синтезованих та досліджуваних науковцями ВПС.
Іншими компонентами синтезованих ВПС були також добре відомі й поширені полімери на основі епоксидних та акрилатних реакційноздатних олігомерів та мономерів. Вибір цих компонентів ґрунтується, по-перше, на їхній доступності та низькій вартості і, по-друге, як і поліуретани, полімери на основі епоксидів та акрилатів мають добрі фізико-механічні та експлуатаційні властивості. Хімія акрилатів та епоксидів також добре вивчена.
Як один з компонентів ВПС використовували також полімерні сітки на основі ціануратів та ізоціануратів. Ці полімери мають унікальні тепло- та термотривкість, а в комбінації з поліуретановою складовою при формуванні ВПС або напів-ВПС набувають поліпшеної ударостійкості.
Одним з типів взаємопроникних систем, які досліджували, були йономервмісні поліуретан-поліуретанові, поліуретан-поліепоксиуретанові та поліепокси-поліуретанові напів-ВПС. Ці системи було вибрано тому, що наявність у структурі полімеру йонних груп, як витікає з аналізу літературних даних [83-85, 101, 324-330], значною мірою може впливати як на фазову морфологію, так і на властивості системи.
Зауважимо, що використані для синтезу ВПС сітчасті полімери можна умовно поділити на дві групи: густозшиті та рідкозшиті. До перших належать сітки, синтезовані на основі ціануратів, ізоціануратів, акрилатів та епоксидів. До других можна віднести сітки, синтезовані на основі олігоуретанакрилатів, олігоуретанепоксидів і макродіізоціанатів.
Таким чином, для синтезу ВПС в даній роботі було використано доволі велику групу різних за своєю природою і хімічною будовою високомолекулярних сполук, що дозволяє, як зазначали вище, поширити отримані в роботі закономірності та результати на подібні за складом поліуретановмісні (або еластомеровмісні) ВПС і напів-ВПС. Наприклад, у ВПС на основі густозшитих полімерних сіток поліуретан, як правило, відіграє роль еластичного компонента, що робить такі ВПС подібними до полімерних композитів, до складу яких входить полімери каучукового ряду та які мають покращені механічні властивості.
2.2. Синтез, умови формування та процедура приготування зразків ВПС, напів-ВПС і градієнтних ВПС
2.2.1. Епокси-акрилатуретанові ВПС
ВПС-1. Компонентами одночасних ВПС-119 були епоксидна та уретанакрилатна сітки. Першу отримували, використовуючи діановий епоксидний олігомер на основі дигліцидилового етеру бісфенолу А - ЕД-20 (див. рис.2.1), концентрація епоксидних груп у якій складала 22,0 % (відносна молекулярна маса ? 400).
Рис.2.1. Епоксидний олігомер ЕД-20.
Другу сітку отримували на основі олігоуретанакрилату (ОУА) (рис.2.2), який синтезували у двостадійний спосіб. Спочатку синтезували форполімер на основі олігопропіленгліколю (ММ2000) та 2,4-толуїлендіізоціанату (ТДІ) (NCO/OH = 2,1/1) при кімнатній температурі. Дибутилдилаурат олова (0,01-0,03 ваг. % від маси реакційної суміші) використовували як ініціатор. На другій стадії проводили реакцію між отриманим форполімером та моноетиленгліколевим еcтером метакрилату (з невеликим надлишком останнього). На цій стадії як ініціатор також використовували дибутилдилаурат олова. Детальніший опис процедури синтезу ОУА подано в [333-335].
Рис.2.2. Структурна формула ОУА.
При формуванні ВПС як затверджувач для епоксиду використовували триетаноламін (ТЕА): співвідношення ЕП/ТЕА=10/1. Радикальну полімеризацію ОУА ініціювали динітрилом азо-біс-ізомасляної кислоти (ДАК). Формування ВПС проводили одночасно при температурі 373 К протягом 8 годин.
Товщина отриманих для дослідження зразків коливалась в межах 1,2 - 2,0 мм, а ширина і довжина зразків складали приблизно 10,0 та 25,0 мм відповідно.
ВПС-2. Компонентами ВПС-2 також були сітки на основі ЕД-20 та ОУА. З тією лише відмінністю, що радикальну полімеризацію ОУА сітки проводили, використовуючи як ініціатор гідропероксид ізопропілбензолу - гіперіз, концентрація якого в реакційній суміші становила 0,1 ваг. %.
У даній роботі, з метою максимально знівелювати вплив поверхні на формування полімерних сіток та ВПС на ній основі, зразки для дослідження у вигляді плівок отримували у формі, яка складалась з двох скляних пластинок, внутрішні поверхні яких були попередньо оброблені антиадгезивом, та прокладок, за допомогою яких регулювали товщину плівок, використовуючи прокладки різної товщини. За таких умов обидві поверхні зразків формувалися в контакті з поверхнями однакової поверхневої активності. І в цьому разі на напруженість макромолекул зразків впливало лише геометричне обмеження. Перед заливкою реакційної суміші у форму з метою знизити її в'язкість попередньо нагрівали до 313 К і проводили дегазацію у вакуумі. Потім суміш заливали між скляними пластинами. Пластини стискали струбцинами і протягом 10 годин при температурі 100оС проводили полімеризацію. Як антиадгезив використовували розчин диметилдихлорсилану в толуолі.
Зразки для досліджень вирізали з плівок. Довжина та ширина зразків дорівнювали відповідно 6,0 і 0,5 см. Товщина плівок змінювалась від 50 до 900 мкм. Досліджували плівки завтовшки 50, 120, 200,