ABOUT THE METHOD OF DETERMINING THE STRUCTURE OF POLYMERIC COMPOSITE MATERIALS
Abstract and keywords
Abstract (English):
An alternative method for determining the structure of polymer composite materials is proposed. This method is based on the complex use of physical, mechanical and spectral methods of analysis

Keywords:
polymer composite materials, microstructure
Text
Publication text (PDF): Read Download

Одним из перспективных направлений химии и технологии высокомолекулярных соединений является получение композиционных материалов на основе органических полимеров и кремнийорганических производных. Такие материалы отличаются от классических полимеров наличием двух или более фаз с четкой границей раздела. Благодаря такому составу композиты могут превосходить традиционные материалы по целому комплексу характеристик, что делает их привлекательными для использования в самых разных отраслях промышленности.

Важным вопросом при получении таких материалов является определение их структуры. Это связано с тем, что в процессе их синтеза могут образовываться различные типы связывания фаз композита с получением:

  • обычной механической смеси двух разнородных полимеров – органического и кремнийорганического, в которой сами компоненты представлены в виде крупных частиц, не связанных между собой ни химически, ни физически;
  • продуктов сополимеризации (или сополиконденсации), в которых молекулы полимеров будут химически связаны между собой;
  • материалов смешанного типа, когда одновременно присутствуют и молекулы чистых полимеров, и продукты их химического взаимодействия;
  • взаимопроникающих полимерных сеток (ВПС) и полувзаимопроникающих полимерных сеток (полу-ВПС) – особых структур композиционного материала, которые представляют собой либо сетки двух полимеров, переплетенные между собой (ВПС) или сетку одного полимера, в которую интеркалированы линейные молекулы второго (полу-ВПС). При этом в обоих случаях отсутствует химическое связывание между молекулами, а удерживание сеток осуществляется за счет механического переплетения цепей полимеров [1].

Чтобы определить, к какому типу принадлежит получаемый продукт, оценивают термодинамическую совместимость его компонентов, основываясь на энергии их смешения [2].

Альтернативным вариантом решения данной проблемы может быть использование комплекса методов анализа, которые будут отличаться меньшими временными и ресурсными затратами.

Для того, чтобы охарактеризовать структуру получаемого полимерного или композиционного материала, нужно определить:

  1. связаны ли компоненты фаз композита между собой химически (чтобы определить, имеет ли место наличие двух разнородных фаз);
  2. насколько крупные частицы представляют собой элементы фаз;
  3. насколько прочно связаны между собой фазы композита.

Для определения наличия химического связывания между фазами композита можно использовать методы спектроскопии (например, ИК или ЯМР-спектроскопию). По характеру полос поглощения в области предполагаемой химической связи между функциональными группами компонентов композита можно определить не только факт химического взаимодействия между ними, но также и характер их взаимного влияния.

Определить размеры частиц отдельных фаз можно с помощью сканирующей или просвечивающей электронной микроскопии. На основе данных о размерах и форме микрочастиц композита можно сделать вывод об однородности его состава и свойств.

Степень связывания фаз можно оценить с помощью методов калориметрии (например, дифференциальной сканирующей калориметрии) и термомеханического анализа получаемых образцов композита [3].

Несмотря на то, что предложенный комплекс методов требует достаточного количества образца для проведения исследований, а также определенной приборной базы, благодаря ему можно не только с достаточной достоверностью определить структуру композита, но и получить дополнительную информацию о его химических и физико-механических характеристиках.

References

1. Lipatov, Yu. S. Vzaimopronikayuschie polimernye setki : monografiya / Yu. S. Lipatov, L. M. Sergeeva. - Kiev: Naukova dumka, 1979. - 160 s.

2. Tager, Α. A. Termodinamicheskaya sovmestimost' polimerov / A. A. Tager, V. S. Blinov // Uspehi himii. - 1987. - T. LVI. - Vyp. 6. - S. 1004-1023.

3. Pavlyuchenko, V. N. Kompozicionnye polimernye gidrogeli / V.N. Pavlyu-chenko, S. S. Ivanchev // Vysokomolekulyarnye soedineniya. Seriya A. - 2009. - T. 51. - № 7. - S. 1075-1095.

Login or Create
* Forgot password?