Автореферат (1090297)

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

Текст из файла

На правах рукописиБОЙКО Юрий МихайловичАУТОГЕЗИЯ И АДГЕЗИЯ СТЕКЛООБРАЗНЫХ ПОЛИМЕРОВСпециальность 02.00.06 – Высокомолекулярные соединенияАВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание учёной степенидоктора химических наукСанкт-Петербург – 2016 г.2Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждении науки"Физико-технический институт им.

А.Ф. Иоффе Российской академии наук"Официальные оппоненты:академик РАН, доктор химических наук,профессор, директор Федеральногогосударственного бюджетного учреждениянауки "Институт химической физикиим. Н.Н. Семёнова Российской академии наук"Берлин Александр Александровичдоктор химических наук, профессор,главный специалист кафедры технологии ипереработки пластмассРоссийского химико-технологическогоуниверситета им. Д.И. МенделееваКербер Михаил Леонидовичдоктор химических наук, доцент,ведущий научный сотрудник лабораторииструктурно-морфологических исследованийФедерального государственного бюджетногоучреждения науки "Институт физической химиии электрохимии им. А.Н. ФрумкинаРоссийской академии наук"Герасимов Владимир КонстантиновичВедущая организация: Федеральное государственное бюджетное образовательноеучреждение высшего образования "Тверской государственный университет"Защита диссертации состоится "____" _______ 2017 г.

в ____ на заседаниидиссертационногосоветаД212.131.07приМосковскомтехнологическомуниверситете (МТУ): 119571, Москва, пр. Вернадского, 86, корп. Т, аудитория Т-410.С диссертацией можно ознакомиться на сайте https://www.mirea.ru, а также вбиблиотеке МТУ. Автореферат размещён на сайте https://www.mirea.ru и разослан"____" _______ 2016 года.Учёный секретарьдиссертационного совета Д 212.131.07,доктор химических наук, профессорИ.А.

Грицкова3ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность темы. Ретроспективный взгляд на развитие полимерной наукив области адгезии и аутогезии высокомолекулярных соединений показываетинтересную тенденцию: в пятидесятые годы прошлого века – значительный прогрессв полимерной химии адгезивов, связующих, покрытий; в шестидесятые – резкийскачок в физико-химии адгезии и аутогезии, приведший к появлению количественнойдиффузионной теории адгезии Васенина-Воюцкого, адсорбционной и электрическойтеорий адгезии, а также новых технологий модификации поверхности субстратов иадгезивов; семидесятые годы характеризовались успехами в области развитиятеоретическихпредставленийотрансляционнойподвижностимакромолекул(рептационная модель дё Жена), а восьмидесятые – выяснением механизмовформированияиразрушенияадгезионныхсоединений(АС)сширокимпривлечением локальных методов анализа строения адгезионных зон (R.P.

Wool, H.H. Kausch и др.). Здесь необходимо отметить, что большинство физико-химическихисследований в данной области было выполнено на примере контактных систем,находящихся в высокоэластическом или вязкотекучем состояниях. Что касаетсяпроблемыаморфнымиаутогезиииполимерамиадгезиимежду(сцеплениелинейнымиповерхностейвысокомолекулярнымиобразцовидентичныхиразличных полимеров, соответственно) в стеклообразном состоянии, то есть притемпературах контактирования (Тк) более низких, чем температура стеклованияобразца (Тс), то до середины 90-х годов ХХ века ей не придавалось серьёзногозначения.

Данное обстоятельство обусловлено тем, что в рамках диффузионной иреологической теорий адгезии миграция сегментов цепей через зону контакта,играющая ключевую роль в формировании механически устойчивого адгезионногосоединения, представлялась неосуществимой при Тк < Тс. Однако достиженияпоследних лет в области стеклования – экспериментально зарегистрированное итеоретически прогнозируемое понижение Тс приповерхностного нано-размерногослоя (Тспов) образца аморфного полимера по отношению к Тс его объёма (Тсоб)(работы D.N.

Theodorou, G.F. Meyers, A. Mayes, T. Kajiyama и др.) – подчеркнулинеобходимость проведения систематических исследований адгезии и аутогезиистеклообразных полимеров. Этим и определяется актуальность настоящей работы.Кроме того, возникла необходимость в пересмотре взглядов на эти явления вобласти Тк < Тсоб, так как в случае сохранения в зоне контакта эффекта повышеннойсегментальной подвижности в приповерхностном слое по сравнению с объёмомполимера открывается путь для взаимной диффузии сегментов даже при Тк < Тсоб.4Как следует из большого числа работ, опубликованных в мировой научнойлитературе за последнее двадцатилетие, такой сценарий развития событий намолекулярном уровне представляется дискуссионным, так как единая точка зренияна феномен понижения Тспов по отношению к Тсоб блочного полимера в настоящеевремя не сформировалась. Формирование обоснованных представлений возможнолишь после проведения систематического исследования процессов аутогезии иадгезии при контактировании образцов аморфных полимеров с застеклованнымобъёмом, что и предлагается в настоящей работе.Цель работы заключается в развитии и экспериментальном обоснованиибазовых принципов адгезионного взаимодействия между аморфными полимерами,находящимися в стеклообразном состоянии, и выяснении молекулярно-кинетическихмеханизмов, лежащих в основе явлений аутогезии и адгезии в таких системах.Для достижения поставленной цели решались следующие конкретные задачи:1.

Определениетемпературныхинтервалов,вкоторыхформируютсямеханически устойчивые аутогезионные и адгезионные соединения приконтакте образцов полимеров, объём которых находится в стеклообразномфизическом состоянии.2. Изучение кинетических закономерностей развития адгезионной прочности приформировании таких соединений из полимеров с различными архитектурой идлиной цепи, включая полимерные смеси, для установления молекулярногомеханизма эволюции межфазной структуры.3.

Выяснение молекулярных механизмов разрушения адгезионных соединенийполимер−полимер, сформированных при температурах ниже температурыстеклования объёма, но выше температуры стеклования поверхностного слоя.4. Определение эффективных коэффициентов диффузии и энергий активациитрансляционной подвижности сегментов макромолекул в приповерхностныхслоях стеклообразных полимеров.5. Разработкаметодаопределениятемпературыстеклованияприповерхностного слоя полимерного образца.6. Установление влияния молекулярных, термодинамических и структурныхфакторовнасоотношениемеждутемпературамистеклованияприповерхностного слоя и объёма блочного образца полимера.7. Выяснение существования поверхностной сегрегации полифениленоксида вего совместимых смесях с полистиролом.5Научная новизна работы состоит в том, что на примере ряда классическихлинейных аморфных высокомолекулярных полимеров, объём которых находится встеклообразном состоянии, а приповерхностный слой − в высокоэластическом,расширены представления об аутогезии и адгезии, диффузионных явлениях,молекулярной динамике, стекловании и разрушении в приповерхностных слояхполимеров;- установлено, что механически устойчивое сцепление между блочными образцамитаких полимеров при температурах ниже температуры стеклования объёма намногие десятки градусов и интенсивная деформация разрушенных интерфейсовобусловленысопротивлениемсегментоврептирующихцепей,продиффундировавших через межфазную поверхность раздела и образовавшихмежмолекулярные связи Ван-дер-Ваальса и топологические зацепления;- впервые определены эффективные коэффициенты диффузии, энергии активациитрансляционнойстеклообразныхподвижностиполимеровмакромолекулпривиспользованииприповерхностныхслояхдеформационно-прочностногометода анализа кинетики формирования аутогезионных и адгезионных соединений ивыяснен молекулярный механизм разрушения этих соединений с привлечениемметодов ИК-Фурье спектроскопии нарушенного полного внутреннего отражения имеханоэмиссии заряженных частиц в высоком вакууме;- показана применимость теоретической концепции Вула, разработанной дляполимеров в высокоэластическом состоянии и основанной на оригинальноммеханизме змееобразного перемещения цепи дё Жена, для анализа процессаразвития адгезионной прочности в полимерах с застеклованным объёмом;-предложеноригинальныйметодприповерхностного слоя образцаизмеренияполимера,температурыстеклованиязаключающийся в определениинаиболее низкой температуры аутогезии; при использовании данного методавыявлен эффект существенного понижения температуры стеклования у поверхностипо отношению к температуре стеклования объёма и установлены зависимости этогоэффекта от кинетических и термодинамических параметров цепи;- предложена модель молекулярного строения приповерхностных и контактныхслоёв полимеров, объясняющая повышенную сегментальную подвижность в этихслоях по сравнению с объёмом за счёт уменьшений массовой плотности иконцентрации межмолекулярных топологических зацеплений;- показано, что при разрушении аутогезионных соединений, сформированных впроцессе контактирования двух образцов линейных высокомолекулярных аморфных6термопластичных полимеров с застеклованным объёмом, но расстеклованнойповерхностьюпроисходитпродиффундировавшихразрушенияэтихразрывковалентныхмакромолекул,соединенийоднакоявляетсясвязейосновнойдоминирующимскольжениецепейсцепимеханизмомразрушениеммежмолекулярных связей Ван-дер-Ваальса.Практическая значимость работы проявляется в трёх направлениях:прогностическом (1), методическом (2) и учебно-методическом (3).(1)Развитыемолекулярно-кинетическиепредставленияоформированииадгезионных соединений и полученные обобщённые кривые модуля упругости ипрочностиприсдвигерекомендуютсядляпрогнозированияпроцессасамозалечивания трещин в тонких нанесённых полимерных покрытиях притемпературахнижезаключениемпотемпературырезультатамстеклованияисследований,объёма,чтопроведённыхподтверждаетсявУниверситетеВагенингена (Нидерланды) и голландском Институте полимеров (Эйндховен).(2) Разработанные в диссертационной работе методики приняты к использованию вООО "Группе Полимертепло" для оценки теплофизических свойств поверхностныхслоёв полимера, образующихся в условиях его изнашивания различными типамиабразивов, определения работы разрушения при расслаивании, анализа топографиисвежеобразованныхповерхностейраздира,определениявязкоупругихипрочностных свойств в системах со слабым адгезионным взаимодействием,характерным для используемых в производстве полимерных систем.(3) Материалы диссертации приняты к использованию в лекционных курсах поспециальностям 02.00.06 (Высокомолекулярные соединения) и 05.17.06 (Технологияи переработка полимеров и композитов), а также в учебных курсах по физике, химиии адгезии полимеров в Московском технологическом университете.Основные положения и результаты, выносимые на защиту:1.

Впроцессеконтактированиядвухблочныхобразцовлинейныхвысокомолекулярных аморфных полимеров при температурах, которые намногие десятки градусов ниже температуры стеклования их объёма,формируютсямеханическиустойчивыеаутогезионныеиадгезионныесоединения благодаря установлению межмолекулярных связей Ван-дерВаальса и топологических зацеплений через межфазную границу раздела врезультате взаимной диффузии сегментов цепей из одного образца в другой.При этом достигается 10-20% прочности, развиваемой после контактированияполимеров при температурах выше температуры стеклования объёма.

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов диссертации