Диссертация (1090114), страница 21

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 21)

Соотношение ядрооболочка – 25:75 масс. %. Оболочка модификатора удара типа «ядро-оболочка»выполняет функцию компатибилизатора.На рис. 2.50 – 2.53 приведены микрофотографии морфологии структурсмесей ПК + ПАТФ с разными модификаторами и кривые распределениядисперсных частиц по размерам. В структуре смесей ПК +ПАТФ можно получитькак одномодальные, так бимодальные кривые распределения частиц. Размерчастиц варьируется в пределах от 1 до 3 мкм (при содержании 10 масс. %), чтосоответствует приведенным выше расчетам по обобщенным параметрам длясоздания ударопрочных систем - Θ ≈ 0,82 об.д., аср ≈ 2 - 5 мкм и аср/d ≈ 1,8(низконаполненные системы)..141а)б)d, мкмРис. 2.50 - Микрофотографии структуры (а) системы ПК + ПБТФ + 10 масс.

%(БСК-К) и кривая распределения частиц дисперсной фазы по размерам (б).Тсм. = 260оСа)б)d, мкмРис 2.51 - Микрофотографии структуры (а) системы ПК + ПБТФ +10 масс. %АБС-ГК и кривая распределения частиц дисперсной фазы по размеру (б) приТсм = 260оСа)б)d, мкмРис. 2.52 – Микрофотографии структуры (а) системы ПК + ПБТФ + 10 масс. %МБА-ГК и кривая распределения частиц дисперсной фазы по размеру (б).Тсм.= 260оС142абРис. 2.53 - Микрофотографии структуры системы ПК + ПБТФ + 10 % БАК (а) иПК + ПБТФ + 10 % БСК (б)Введение до 10 масс.

% модификатора «ядро-оболочка» приводит кформированиюдисперснойструктурысоптимальнымипараметрамииувеличению ударной вязкости многоуровневой структуры стабилизированныхсмесей на основе ПК + ПАТФ в 2 раза – до 40-45 кДж/м2, при сохранении навысоком уровне комплекса физико-механических характеристик и химическойстойкости (рис. 2.54).5023Ударная вязкость, кДж/м24540353025120151050-140 -120 -100 -80 -60 -40 -20Температура, оС020Рис. 2.54 - Зависимость ударной вязкости с V-надрезом для ПК (1), смесейоптимального состава ПК + ПБТФ + стабилизатор + модификатор (2) и ПК +ПЭТФ + стабилизатор + модификатор (3) от температурыПроведенныеисследованияпозволилиразработатьассортиментконструкционных материалов на основе стабилизированных смесей ПК + ПАТФ,содержащих структурообразователи, модификаторы удара типа «ядро-оболочка»и смазки, характеризующиеся высокой ударной прочностью, химическойстойкостью и стойкостью к растрескиванию, как в присутствие растворителей,так и при воздействии статических нагрузок [102-103].143ГЛАВА3.АБРАЗИВОСТОЙКИЕРАЗРАБОТКАТЕХНОЛОГИИПРОЗРАЧНЫХИЗДЕЛИЙНАНОКОМПОЗИТЫСОЗДАНИИЯИЗПКСИОПТИЧЕСКИЗАЩИТНЫМИКРЕМНИЙОРГАНИЧЕСКИМИ ПОКРЫТИЯМИШирокое применение ПК во многих отраслях промышленности, включаястроительную индустрию, автомобиле-, авиастроение, оборонную технику и т.д.,ограничено вследствие низкой абразивостойкости поверхности изделий из ПК.Проблема повышения абразивостойкости поверхности изделий из ПК примеханических воздействиях и сохранении на высоком уровне их оптическиххарактеристик является актуальной задачей и может быть решена двумяосновными способами путем структурной и поверхностной модификации ПК: введение нанонаполнителей и создание на основе ПК дисперснонаполненных нанокомпозитов оптимального состава и структуры; синтез защитных абразивостойких оптически прозрачных покрытий инанесение их на поверхность ПК.Основнымипокрытийпроблемамина оптическиприпрозрачныхсозданииизделияхзащитныхабразивостойкихиз полимеров являются:осуществление направленного синтеза оптически-прозрачного полимерногопокрытия со специальными свойствами, достижение высокой адгезии кповерхности ПК, а также сохранение высоких оптических характеристик изделийпри нанесении покрытия.Таким образом, поставленная задача достаточно сложна и требуетпроведения комплексных экспериментальных исследований.В данной работе предлагается системный подход для решения научнотехнической задачи по повышению абразивостойкости поверхности оптическипрозрачных изделий из ПК, получаемых методом литья под давлением иэкструзии.1443.1 Физико-химические основы повышения абразивостойкости поверхностиоптически прозрачных изделий из поликарбонатаНанонаполнители – регуляторы гетерогенности и абразивостойкостидисперно-наполненных полимерных оптически прозрачных системРазработка физико-химических основ и эффективных методов повышенияабразивостойкости поверхности изделий из ПК с высокими оптическимихарактеристиками является актуальной проблемой.

Низкая абразивостойкостьповерхности ПК приводит к появлению царапин, что снижает светопропусканиеизделия, повышает «мутность» и ухудшает внешний вид изделий.В настоящее время для придания требуемых свойств полимерам используютразличные виды наполнителей [64, 66, 70].

Для повышения абразивостойкостиповерхности ПКМ можно вводить в матрицу дисперсные наполнители с высокимпоказателем твердости по шкале Мооса [104]. Наполнители с твердостью выше 7по шкале Мооса можно использовать для модификации полимерной матрицы ипридания ее поверхности высокой абразивостойкости. К таким наполнителямможно отнести кварц (твердость по Моосу - 7), корунд (твердость по Моосу - 9) идругие.При создании композиционных материалов на основе ПК с высокойабразивостойкостьюпутемвведенияжесткихнаполнителей,необходимосохранить оптические характеристики материалов на высоком уровне. Однаконаполнители по показателю преломления резко отличаются от оптическипрозрачных полимеров (ПК, ПС, ПММА и др.), что приводит к существенномуснижению их оптической прозрачности.

С уменьшением размера дисперсныхчастиц наполнителей и при их малых концентрациях в ПКМ, а также условии, чтоих размер меньше длин волн видимого света в диапазоне λ = 450-760 нм, они ненаблюдаются в оптически прозрачных полимерах и гетерогенный материалостается прозрачным [105].Таким образом, для создания абразивостойких ПКМ на основе оптическипрозрачных полимеров следует использовать только нанонаполнители.

Однаковозникает вопрос, для наночастиц, которые имеют характерные наноразмерные145свойства, сохраняется ли их твердость по Моосу с уменьшением размера? Данныхпо твердости наночастиц в научно-технической литературе весьма ограничено итребует своего изучения.За последние десятилетие количество научных публикаций в областинаноматериалов существенно возросло, что связано с широкими возможностями,которые открываются в области регулирования свойств [3, 4, 105-136].Известно, что дисперсии SiO2 в количестве от 1-5 масс. % используют дляполучения лакокрасочных покрытий, устойчивых к образованию царапин [106]. Ксожалению, как правило, отсутствуют данные по распределению частиц ввысоковязких полимерных матрицах на наноразмерном уровне.Прозрачные нанокомпозиты с высокой температурой стеклования иповерхностной прочностью получены на основе эпоксидной смолы (ЭС) и частицдиоксида кремния [64].

Для улучшения взаимодействия между неорганическимнанонаполнителеммодифицировалииполимернойпрививкойматрицейангидридныхповерхностьгрупп,способныхнаночастицотверждатьэпоксидную смолу. В итоге вся полимерная система превращается в органо неорганическийнанокомпозитныйматериалстемпературойстеклования160-170оС. Исследование морфологии нанокомпозитов показало, что наночастицыравномерно распределены в полимерной матрице и их размер близок к исходномуразмерунаночастиц(17-12нм).Спектрыпропусканиянанокомпозитовпрактически не изменяются при введении в ЭС до 30 масс.

% модифицированныхнаночастиц, что не совсем понято.Прозрачныеполимерные композицииполученыприиспользованиибогемского гидроксида алюминия с размером кристаллических частиц 6-40 нм вконцентрации 0,5 - 8,0 масс. % в эпоксидных смолах (ЭС) [106]. Эти композиции,обладая достаточно высокой стойкостью к царапанию, сохраняют высокуюударную прочность и имеют более высокую термическую стабильность.Нанокомпозиты на основе оптически прозрачных термопластов ПММА сдиоксидом кремния [107], полученные методом полимеризационного наполненияв растворе, характеризуются равномерным распределением частиц наполнителя.146Средний размер частиц нано-SiO2 в ПММА не превышал 26 нм и композициисохраняли прозрачность до содержания 20 масс.

% наполнителя. Совершенноочевидно, что при таких концентрациях композиция не может обладатьпрозрачностью, так как при таком содержании происходит агломерациянаночастиц с образованием более крупных оптически непрозрачных частиц.Для получения нанокомпозитов наибольшее распространение нашелдостаточно экономичный метод введения нанонаполнителя в расплав полимернойматрицы. Однако, при разработке технологии введения нанонаполнителя ввысоковязкий расплав полимера необходимо решить две основные задачи: обеспечить равномерное распределение наночастиц в расплаве полимера нананоуровне; практически подавить агломерацию наночастиц в процессе смешения приразных концентрациях.Высокиезначенияповерхностнойэнергиинаночастицделаетихагломерирование термодинамически выгодным. Однако агломерация частицприводит к образованию агломератов большого размера (от 0,5 до 5 мкм),изменению параметров структуры, снижению эксплуатационных и оптическиххарактеристик ПКМ.С этой целью используют различные приемы, позволяющие исключитьагломерацию наночастиц наполнителя и улучшить их диспергирование в расплавеполимеров.

Например, специальная обработка поверхности частиц поверхностноактивнымивеществами,гидрофобизацияповерхностинаночастиц,предварительное смешение наполнителя с полимером при электромагнитныхдинамических воздействиях и т.п. [108-109].Специфические свойства наночастиц обусловлены тем, что доля атомов,находящихся на поверхности сопоставима с общим числом атомов, составляющихнаночастицу[110].Нанонаполнителиобеспечиваютдостижениеновыхтехнологических свойств полимерной матрицы при более низкой степенинаполнения (1-5 масс. %) [111-114], что обеспечивает возможность переработки147композиционного материала при стандартных условиях переработки полимера[115].Технологическиенанонаполнителейпроцессыпредставляютвведениязначительныевполимернуютрудности.матрицуИспользованиетрадиционных методов смешения осложняется процессами флуктуации илиагломерации наночастиц.Средний размер наночастиц в полимерном материале зависит от ихдиаметра, содержания наполнителя, состояния поверхности и способа введения вполимерную матрицу [116].

Наночастицы SiO2 формировали непосредственно вполимерной матрице путем гидролиза предварительно введенного в полимернуюматрицу кремнийорганического соединения - тетраалкоксисилана, что былореализовано на примере ПП [137] и ПЭ [117]. Данные по ударной вязкости имодулю упругости ПП от содержания нанонаполнителя, приведенные на рис. 3.1,демонстрируют возможность регулирования наноструктурных образований вполимерной матрице и изменения свойств.12Содержание наполнителя, масс.

Характеристики

Список файлов диссертации