Исследование в области физико-химии аутогезии и адгезии полимеров

•МОСКОВСК~~ ОРдЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО 8НАМЕНИ ИНСТИТУТтонкой ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОJJОГИИ' им. м .в .JIОМОНОСОВАНа nравах рукоnисиBAКYJIAВnадимир ЛеонтьевичИССЛЕдОВАНИЯ В ОБЦАСТИ ФИ3ИКQ-ХИМИИЦТОГЕ3ИИ И АдГЕ~ИИ ПОJIИМЕЮВ(02~00.!! - КолnоидИан химия)(02.00.06 -Химия высокомолекуларных соединений)Авторефераоrдиссертации на соискание ученой стеnенидоктора химических наукМосква- !974www.sp-department.ru2•Работа выполнена в Московском ордена Трудового Красного Знамени институте tОнкой химической техноnоrии иu.м.в.lо­моносова.-Научный консуnыактаасnуаеиныl деитеnь н~уки итехники РСФСР, доктор химических вауи, профессор С .с .Вощкий.ОфИциаnьиые оппоиевtы:академик К.А.АНДРИАНОВ,академик АН УССР Ю.С.!ИПАТОВ,доктор химических наук, профессорГ .!.С!ОНИМСКИЙВедущее предприятие-Институт химической физикиАН СССРО)/)!'Автореферат рааосnав "rfJ-"11 _ _,~~---Защита д~ссертации состоитек22марта1974 r.!974 r.

в !4ча­сов на заседании Ученого С9вета Московского института тоикойхимиче~кой техиоnоrии им.М.В.lоuоиосова (Москва, Г-435, м.пи­роrовскавyn., I).С диссертацией моаво ознакомиться в библиотеке инсти'fута.Ученый секре'fарьМИТХТ иu. М.В.lомоиосоваП.Ф.Федоровwww.sp-department.ruВВЕдЕНИЕОдним из ваzвых современных направлений применевив по­лимеров авnие~си использованиеих в виде композиционных ма~е­риалов и изделий.

~!О направление становится все более широ~ким вследствиетоrо, что в композиционных катернаnах удаетсисочетать свойства составnиDЩих их компонен!Ов (прочвость и ма­nнй удельный ·вес, жесткость и упруrость конструкций и т.д.).КОМПОЗИЦИОННЫе материалы, К КО!Орнм МОZВО отнести армирован­ные стеклаикнuи или каким-либо другими волокнами пластическиемассы, полимерные смеси, содераащие различине nорошкообразнненаполнители, разнообразные резино-тканевые или резино-метаnnи­ческие изделии, металлопласты, смеси двух или более различных_полимеров, клеевне соединения и т.п., представляют собой гете­рогенные системы, обладающие более или менее четко выраженноймежфазной поверхностью раздела. Отсюда для разработки теориисоздания композиционных материалов с заданными оптимальнымисвойствами большое значение приобретает исследование явлений,nротекающих на межфазной границе раздела и приводящих к обра­зованию прочноrо соединении между различными ваходящиuися вконтакте материалами, т.е.

исследование явлений адrезии поли­меров.Центральвой проблемой адrезии nолимеров является уста­новлениесвязи между строением полимеров и их адrезионвнмисвойствами. Наличие такой связи было продемонстрировано Воюц­ким с сотрудниками для nростейшеrо случая адrезии полимеров-их аутоrезии. Для адrезии же полимеров были проведены лишьэксперименты, nозволившие высказать самые общие соображения оwww.sp-department.ru4взаимосвази между некоторыми особенностями строениипо~име­ров и их адrезиеl ~pyr к ~pyry.Отс~а о~иой из rпавных задач настоящей работы было ис­следование впиввив структурных особенностей полимеров (м~леку­пsриоrо веса, попИхисперсности, со~ержании в макрОмолекупе по'nарных rрупп, ориентации макромолекуп, степени сшивания.

физи-ческоrо состоавии и т.д.) на их адrезионную способность и.nрочность образующ~хсиадгезионных соединений. Установлениесвази меаду строением полимеров и их адrезией nозвопило бывывсвить механизм образовании адгезионных соединений, а такаевысказать определенные сообраzенив о природе адгезионных сиn.Cornacнo совремеиным представлениим, все физическИесвойства полимеров связаны с гибкостью и nодвижностью макро-..молекул. Вполне естественно пре~олоаить, что адгезионные свой~ства полимеров такае должны зависеть от этих особенностейстроении полимерных молекул.

Существуют самые разнообразныеточки зрении на механизм ~езии полимеров, о~нако большинствоиз них в настоящее время учитывает(в той или иной мере) впив­вив по~виавости uакромолекул на образование адrезиоивоrо сое­динении. Особое внимание роли диффузии в аутогезии и адrезииполимеров было уделево ВоЩким, nредложившим ~иффузионную тео­~ию аутогезии и адrезии nолимеров, согласно которой аутогези­онио~ или адrезионное соединение образуется в результате веог­раиичеивой диффузии макромолекул или их сегментов через меж­фазную группу раз~ела. Однако, если в случае аутогезии диффу­зионный механизм можно считать наиболее вероятным.

то в случаеа~rеэии по~имеров возможность неограниченной диффузии макромо­пеку~ в субстрат полимернойseприроды (особенно нахо~ящийсяwww.sp-department.ru5в криотапличеоком ипи отекиообразиом ооотоsвии) вызывапа впоn­ие, на ваш вar118Jt, обоонованные сомнения. В оnучае адrезии по­лимеров к тверАЫU fвлам вепоnимерной nрироды формы реапизацииподвИIВооти макромоnекуn при образовании адrеаиовиоrо ооеди-·невия nonиuep -твердое теnо вообще не ионы и вопрос этот nрак­тически неиооледоваnоя.Отсюда наибольший интерес nредотавnяло подробвое иссле­дование роли подвижности макромолекул в iУtоrезии и адrезииполиме.ров с тем, чтобы показать фОрмы ее реализации в ·образо•вавии различных аутоrезионпых и адrезиоиных ооединеиай.На основании анализа литературных данных (работы Боюц­коrо, Лиnатова, Дерsrина, Берлина, Гуля, Зубова, Ратцпера,Бейка, Шонхорна, Шарпа и др.

советских и зарубежных авторов)и проведеиных собственных экспериментальных исследований обеуа­дева относительна& роль различных механизмов аутоrезии и адrе­зии полимеров.Друrим важным моментом в исследованиях адrезии полиме­ров ивлнется количественная трактовка этих sвnени~, так как со­здание количественной теории позволяет оознатепьио подходить кцеленаправленному и обоснованному выбору адrезионных систем,обладающих заранее заданными оптимальными свойствами.Попытки количественного (или попукоnичественноrо) опи­сании ивnевий адrвзии предnринимались некоторыми исследовате­лями с позиций тех или иных развиваемых ими теоретическихпредставnевий и, как правило, не учитывали всеrо мвоrообразиsпроцессов, протекающих на межфазной rранице раздела ихи же осо­бенностей строения полимерных мохеку•. В настоящей рабо!в коли­чественный подход к явленним аутоrвзии и адrезии поniМеровwww.sp-department.ru6npeдnprниt на основе 1чета особенностей строевик nолимеров имолекулврво-кииетическоrо механизма 1сtановлении аутоrеэиов­ноА ~ адrеэионной связи.

При этом ваано было количественно оnи­сать вое основные зависимости, характериз1uщие uроцессы обра­зовании и разрушении адrеэионноrо соединениа.Ридом авторов признаваласЪ и noctinиpoвSиacь роль пло,..щади фuтическоrо контакта в образов81hiИ'· ·~эиовноrо соедин е:_-вив, однако, исследований, в результате которыХ вnивкие этого.фактора был~ бы продемонстрировано эиоперимевтально, nрактически не nроводилось. Существенным моментом таких исследова­ний является то, чтобы количественные зависимости, оnисываю­щие образование адrезионноrо соединении, были получены·с уче­том nлощади фактического ко~такта между nолимером и твердымтелом. С этой целью.и было предnринято одновременное изучениеформировании площади фактического контакта и адrезионноrо сое­динения полимер-твердоетело.Весьма важным для суzденин о природе адrезионных сиn и~мизме адrезии nолимеров представлнется·исследование харак­тера разрушения адrезионных систем.

Результаты эксnериментов,посвященных этой проблеме, выделены в отдельный раздел.В своей работе мы шnи от исследования простых явлений кболее сnоавым. Именно этим и об'Ънсннется_последовательностьрасn~лоаении отдельных разделов д~ссертацииа1тоrезии полимеров до-от исспедованияизучения адrезии nолимеров к веполимер­ному твердому телу. Диссертацию завершает заключение, в кото­ромr6щаотсв основвые результаты работы и дан краткий анализnpoбneu адrезии полимеров,стоящих перед исследователями этихявлений.

В связи с тем, что состояние большинства вопросов,www.sp-department.ru7аатровутых в диссертации, было подробно рассмотрено нами вопубnикованных ранее обзорах, каждой части диссертации пред­шествует, в основном, краткое о'суадение главных пробnем, ив­лнющихси предметом исследовании соответству~ей части.I.·АУТОГЕ3ИЯ ПОЛИМЕРОВПри изучении аутогезии полимеров основвое внимание до·..сих пор уделялось диффузионному механизму, предложенному Воюц-ким. Однако некоторые исследователи (Слонимский, Арzаков, Ананди др.) рассматривают аутоrезию с точки зрения других механиз­мов (радикального и контактного). Правильнее, очевидно, не про­тивопоставлять отдельныеизвестные механизмы аутогезии• а рас­сматривать их в совокупности.