Растворитель как рецептурный фактор управления процессом переработки и совмещения полимеров

На правах рукописиБОКША МАРИАННА ЮРЬЕВНАРАСТВОРИТЕЛЬ КАК РЕЦЕПТУРНЫЙ ФАКТОРУПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ПЕРЕРАБОТКИ ИСОВМЕЩЕНИЯ ПОЛИМЕРОВ05.17.06 – Технология и переработка полимеров и композитовАВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание ученой степеникандидата технических наукМосква 2010Работа выполнена в Московской государственной академии тонкойхимической технологии имени М.В. Ломоносова на кафедре «Химия итехнология переработки эластомеров»Научный руководитель:доктор химических наук Филатов Юрий НиколаевичОфициальные оппоненты:доктор технических наук, профессор Морозов Юрий Львовичдоктор химических наук, профессор Аскадский Андрей АлександровичВедущая организация:ГОУ ВПО «Московский государственный текстильный университетимени А.Н.

Косыгина»Защита состоится 20 декабря 2010 года в 16 часов 30 минут на заседанииДиссертационного совета Д 212.120.07 при ФГОУ ВПО Московскойгосударственной академии тонкой химической технологии имени М.В.Ломоносова по адресу: Москва, ул. Малая Пироговская, д. 1.Отзывы на автореферат, заверенные печатью, направлять по адресу: 119571,Москва, проспект Вернадского, д. 86, МИТХТ им. М.В. Ломоносова.СдиссертациейможноознакомитьсявбиблиотекеМосковскойгосударственной академии тонкой химической технологии имени М.В.Ломоносова по адресу: Москва, проспект Вернадского, д.

86.Автореферат размещен на официальном сайте МИТХТ им. М.В. Ломоносова:http://www.mitht.ruАвтореферат разослан «18» ноября 2010 г.Ученый секретарь Диссертационного советаД 212.120.07, доктор физико-математических наук,профессор Шевелев В.В.2ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность. Увеличивающиеся темпы роста промышленности диктуют всеболее жесткие условия эксплуатации изделий из полимеров.

Повышенныетемпературы, агрессивные среды, высокие механические нагрузки, все этотребует применения новых материалов. Однако разработка и синтез новыхполимеров является долгосрочным и дорогим процессом. Одним изэффективных способов решения задачи являются смеси уже существующихполимеров, которые сочетают в себе сбалансированный комплекс свойствприсущихиндивидуальнымполимерам.Следовательно,изучениемногокомпонентных полимерных систем является одной из главныхисследовательских задач в полимерной науке.Одним из важнейших способов переработки полимеров является ихпереработка через раствор. Основными направлениями применения растворовполимеров в промышленности являются: получение волокон, нетканых микро- инановолокнистых материалов нового поколения; адгезионных композиций;лаков, красок; защитных, герметизирующих материалов; изготовлениеискусственной кожи, замши; прорезинивание тканей.В настоящее время накоплен обширный экспериментальный и теоретическийматериал, позволяющий сделать вывод, что структурные различия раствороввлияют на структуру и свойства сформированных из них материалов.Структурообразование в растворах определяется природой используемогорастворителя, при этом основной причиной различий в структуре получаемыхматериалов является взаимодействие полимера с растворителем, причемединственно научным критерием растворяющей способности растворителяявляется термодинамическое сродство между растворителем и раствореннымвеществом.

Значительно сложнее роль растворителя в тройных системахрастворитель (1) – полимер (2) – полимер (3).В настоящее время, несмотря на накопленный опыт в области переработкиполимеров через раствор, не сформулированы концепции выбора растворителядля различных процессов получения полимерных материалов из растворов.Цель работы. Целью диссертационной работы является исследованиевлияния рецептурно-технологических факторов на процессы связанные спереработкой полимеров и их смесей через раствор, создание формовочныхрастворов, а также адгезионных композиций на основе индивидуальныхполимеров и их смесей, обеспечивающих эффективное использование системрастворитель (1) – полимер (2) и растворитель (1) – полимер (2) – полимер (3)для получения нетканых микро-, нановолокнистых материалов и адгезионныхкомпозиций с заданным комплексом свойств.Для достижения этой цели было необходимо решить следующие задачи: Обосновать и осуществить выбор- эластомеров и их смесей с пластиками согласно требованиям,предъявляемым к нетканым фильтрующим материалам и растворнымадгезионным композициям;3- органических жидкостей, обеспечивающих растворение, совмещениеполимеров в растворе и позволяющих эффективно решать задачи связанныес оптимизацией технологических параметров процессов переработкиполимеров через раствор. Провести оценку влияния природы растворителя на совместимостьполимеровиоценитьколичественныекритерии,характеризующиесовместимость полимеров в растворе. Исследовать влияние растворителя на технологические свойства растворовэластомеров и их смесей, а также на комплекс эксплуатационных свойствполимерных материалов, получаемых из растворов индивидуальных и бинарныхсистем полимеров.Разработать формовочные растворы для их переработки методомэлектроформования с целью получения фильтрующего нетканого волокнистогоматериала с улучшенным комплексом свойств.Оптимизировать рецептуры растворных адгезионных композиций путемвыбора соотношения компонентов полимерной основы полиуретан/сополимерстирола с акрилонитрилом и органических жидкостей, обеспечивающихсовмещениеданныхполимеров,сучетомтребуемогокомплексатехнологических и эксплуатационных свойств клеев на основе полиуретанов.Научная новизна Впервые определен параметр растворимости для фторопластов –сополимера винилиденфторида с тетрафторэтиленом (Ф-42), сополимеравинилиденфторида с трифторхлорэтиленом (Ф-32); фторэластомеров –сополимеров винилиденфторида с гексафторпропиленом (СКФ-26/5, СКФ-26/7),сополимеров винилиденфторида с гексафторпропиленом и тетрафторэтиленом(СКФ-264/6, СКФ-264/7); сополимера стирола с акрилонитрилом (САН) иполиуретана (ПУ). На основании вискозиметрических исследований и построенных фазовыхдиаграмм впервые для систем растворитель (1) – ПУ (2) – САН (3) ирастворитель (1) – бутадиен нитрильный каучук (БНК) (2) – хлорированныйполивинилхлорид (ХПВХ) (3) определены количественные критерии,характеризирующиесовместимостьбинарныхсистемполимеровполиуретан/сополимер стирола с акрилонитрилом, бутадиен нитрильныйкаучук/хлорированный поливинилхлорид в растворе. Впервые предложен методологический подход создания материалов,получаемых на основе смеси полимеров (клеев, нетканых волокнистыхматериалов), путем подбора растворителя, обеспечивающего эффектсинергизма. Впервые для придания комплекса требуемых характеристик нетканымволокнистым материалам, получаемым методом электроформования, предложено использование смеси волокнообразующего полимера с эластомером. Впервые сформулированы требования к растворителям для получениянетканых волокнистых материалов методом электроформования на основе Ф42/СКФ-26; Ф-26/СКФ-26; САН/ПУ; ХПВХ/БНК.4Практическая значимость Построены фазовые диаграммы широкого круга систем растворитель (1) –полимер (2) – полимер (3), имеющие справочный характер. Предложены растворители для смеси фторопластов и фторэластомеров,САН и ПУ, которые позволили получить методом электроформования нетканыемикро- и нановолокнистые материалы с улучшенным комплексом физикомеханических свойств. Разработан новый нетканый волокнистый материал с улучшеннымкомплексом свойств на основе системы ХПВХ/БНК в этилацетате и внедрен всерийное производство аналитических средств контроля радиоактивныхаэрозолей для нужд атомной промышленности.

Акт о выпуске опытной партииматериала прилагается в диссертации. Разработан новый нетканый волокнистый материал с улучшеннымифизико-механическими характеристиками на основе системы САН/ПУ вэтилацетате. Получен патент РФ на данную разработку, который входит в 100лучших патентов РФ в 2009 году. Акт о выпуске опытной партии материалаприлагается в диссертации. Разработаны адгезионные композиции на основе смеси полимеров ПУ иСАН, позволяющие расширить ассортимент склеиваемых субстратов посравнению с клеями на основе полиуретанов за счет обеспечения высокихпоказателей адгезионной прочности при креплении как полярных, так инеполярных эластомерных материалов, и получить положительныйэкономический эффект за счет снижения себестоимости адгезионныхкомпозиций на основе смеси полимеров.Апробация работы.

Основные результаты диссертационной работы былипредставлены на следующих конференциях: XVI Менделеевская конференциямолодых ученых (Уфа, 2006), VI Международная молодежная конференцияИБХФ РАН-ВУЗы «Биохимическая физика» (Москва, 2006), VI Петряновскиечтения НИФХИ им. Л.Я.

Карпова (Москва, 2007), VII Международная молодежнаяконференция ИБХФ РАН-ВУЗы «Биохимическая физика» (Москва, 2007), IVВсероссийская научная конференция «Физикохимия процессов переработкиполимеров» (Иваново, 2009), ХХ юбилейный симпозиум «Проблемы шин ирезинокордных композитов» (Москва, 2009), IХ Международная молодежнаяконференция ИБХФ РАН-ВУЗы «Биохимическая физика» (Москва, 2009), IIIмолодежная научно-техническая конференция «Наукоемкие ХимическиеТехнологии-2009» (Москва, 2009), Всероссийская конференция «Физикохимические аспекты технологии наноматериалов, их свойства и применение»(Москва, 2009), Вторая всероссийская научно-техническая конференция «Каучуки резина – 2010» (Москва, 2010).Достоверность научных положений и выводов, приведенных вдиссертационной работе, базируется на применении современных методовисследованияполимеров,такихкакэлектроннаямикроскопия,термомеханический и динамический механический анализ, дифференциальная5сканирующая калориметрия, ИК-Фурье спектроскопия, а также использованииматематико-статистических методов обработки результатов.Публикации.

По теме диссертации опубликовано 17 печатных работ, в томчисле 7 статей в журналах и 9 – в сборниках тезисов докладов научныхконференций, 1 патент РФ.Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения,литературного обзора, экспериментальной части, выводов, списка литературы иприложения.Работа изложена на 172 страницах, включая 55 рисунков, 37 таблиц.Основное содержание диссертацииВо введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированыцель работы, пути ее реализации, научная новизна и практическая значимость.1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОРЛитературный обзор посвящен анализу работ по исследованию растворовсмесей полимеров, а также их применению в различных отрасляхпромышленности.