CC BY
63
5. Сандитов Д.С., Сангадиев С.Ш. Коэффициент Пуассона и флуктуационный свободный объем аморфных полимеров и стекол // Высокомолек. соед. Серия А. - 1998. - Т.40, №12. - С. 1996-2003.
6. Беломестных В.Н., Теслева Е.П. Взаимосвязь ангармонизма и поперечной деформации квазиизотроп-ных поликристаллических тел // ЖТФ. - 2004. - Т.74, Вып.8. - С. 140-142.
7. Сандитов Д.С., Мантатов В.В., Сандитов Б.Д. Ангармонизм колебаний решетки и поперечная деформация кристаллических и стеклообразных твердых тел // ФТТ. - 2009. - Т.51, Вып.5. - С. 947-951.
8. Перепечко И.И. Свойства полимеров при низких температурах. - М.: Химия, 1977. - 271 с.
9. Кузьменко В.А. Новые схемы деформирования твердых тел. - Киев: Наукова думка, 1973. - 200 с.
10. Pineda E. Theoretical approach to Poisson ratio behavior during structural changes in metallic glasses // Phys. Rev. - 2006. - V.B73. - P. 104109-1-104109-6.
11. Сандитов Б.Д., Дармаев М.В., Сандитов Д.С., Мантатов В.В. Поперечная деформация и температура размягчения стеклообразных материалов // Деформация и разрушение материалов. - 2008. - №4. - С. 18-23.
12. Сандитов Д.С., Машанов А.А., Сандитов Б.Д., Мантатов В.В. Коэффициент поперечной деформации и фрагильность стеклообразных материалов // Деформация и разрушение материалов. - 2008. - №6. - С. 8-11.
13. Сандитов Д.С., Хинданов М.А., Сангадиев С.Ш. Коэффициент Пуассона и среднеквадратичные смещения атомов неорганических стекол // Физ. и хим. стекла. - 1998. - Т.24, №6. - С. 752-757.
14. Сандитов Д.С. Условие стеклования жидкостей и критерий плавления Линдемана в модели возбужденного состояния // Докл. РАН. - 2003. - Т.390, №2. - С. 209-213.
15. Сандитов Д.С. Модель возбужденного состояния и элементарный акт размягчения стеклообразных твердых тел // ЖЭТФ. - 2009. - Т.135, Вып.1. - С. 108-121.
16. Бетехтин В.И., Глезер А.М., Кадомцев А.Г., Кипяткова А.Ю. Избыточный свободный объем и механические свойства аморфных сплавов // ФТТ. - 1998. - Т.40, №1. - С. 85-89.
17. Сандитов Д.С., Бартенев Г.М. Физические свойства неупорядоченных структур. - Новосибирск: Наука, 1982. - 259 с.
18. Ферри Дж. Вязкоупругие свойства полимеров. - М.: ИЛ, 1963. - 535 с.
Батлаев Данзан Загдаевич, аспирант, Бурятский госуниверситет, 670000, Улан-Удэ, ул. Смолина, 24а Сангадиев Сергей Шойжинимаевич, кандидат физико-математических наук, доцент, Бурятский госунивер-ситет, 670000, Улан-Удэ, ул. Смолина, 24а, [email protected]
Мантатов Владимир Владимирович, доктор физико-математических наук, Бурятский госуниверситет, 670000, Улан-Удэ, ул. Смолина, 24а
Сандитов Дамба Сангадиевич, доктор физико-математических наук, профессор. Бурятский госуниверситет, 670000, Улан-Удэ, ул. Смолина, 24а, [email protected]
Batlaev Danzan Zagdaevich, postgraduate, Ulan-Ude, Buryat State University, 670000, Ulan-Ude, Smolina St., 24a
Sangadiev Sergey Shoizhinimaevich, candidate of physical-mathematical sciences, Buryat State University, 670000, Ulan-Ude, Smolina St., 24a
Mantatov Vladimir Vladimirovich, Doctor of Physics-Mathematics, Buryat State University, 670000, Ulan-Ude, Smolina St., 24a
Sanditov Damba Sangadievich, Doctor of Physics-Mathematics, professor. Buryat State University, 670000, Ulan-Ude, Smolina St., 24a
УДК 539.4 © А.Д. Насонов, Е.В. Лагуткина, П.Д. Голубь, М.А. Калинин, А.В. Волошин
ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИЧЕСКИХ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПОЛИБИСМАЛЕИНИМИДОВ
Методом динамического механического анализа было проведено исследование динамических механических характеристик полибисмалеинимидов, синтезированных различными способами. Исследования проводились в интервале температур от 20 до 350°С. Было показано влияние способа синтеза на механические характеристики полимера не только в стеклообразном, но и в высокоэластическом состоянии.
Ключевые слова: динамический модуль сдвига, температура стеклования, сетчатые полимеры.
A.D. Nasonov, E.V. Lagutkina, P.D. Golub, M.A. Kalinin, A.V. Voloshin THE INVESTIGATION OF DYNAMIC MECHANICAL PROPERTIES OF POLIBISMALEINIMIDS
The dynamic mechanical properties of polibismaleinimids, synthesized in different ways by dynamic mechanical analysis were investigated. The investigation was performed at the interval of temperatures from 20 to 350°C. The influence of synthesis way on the mechanical characteristic of polymer was showed not only under glassy, but also viscoelastic conditions.
Keywords: dynamic shear modulus, glassy temperature, mesh polymer.
Ранее с целью выяснения влияния диаминов (ДА) на свойства сетчатых полибисмалеинимидов (ПБМИ) как нами, так и другими исследователями была изучена блочная полимеризация бисмалеи-нимидов (БМИ) в присутствии различных количеств ДА в интервале температур от 150 до 250°С [14]. Анализ данных исследований приводит к следующему выводу: степень сшивки ПБМИ практически не зависит от соотношения БМИ и ДА и обусловлена, по-видимому, микрогетерогенностью процесса образования данных полимеров [5, 6].
Синтез ПБМИ осуществлялся в две стадии. Первая - получение олигомера суспензионным способом в интервале температур от 90 до 110°С в течение 15-30 мин. На второй стадии полученный олигомер сушили при температуре 50-60°С при пониженном давлении. Трёхмерная полимеризация до полного, вернее, максимального отвердения осуществлялась в режиме равномерного нагрева от 80° до 250°С. Скорость нагрева реакционной массы 5°/мин. Контроль за ходом блочной полимеризации БМИ олигомера осуществляли методом дифференциального термического анализа (ДТА) и по степени превращения мономера в полимер. Принимая во внимание сложный для интерпретации характер физико-химических процессов гетерофазной полимеризации БМИ, нахождение характеристических параметров процесса, таких как начало полимеризации, точка стеклования, является наиболее актуальной задачей при изучении закономерностей образования трёхмерных. (Образцы синтезированы кандидатом химических наук, доцентом В.В. Вагиным и его сотрудниками).
Исследование динамических механических свойств ПБМИ проводилось методом динамического механического анализа (ДМА) на обратном крутильном маятнике [7], на частоте ~1 Гц в интервале температур от 20 до 350 С. Погрешность определения динамического модуля сдвига G не превысила 3% в стеклообразном состоянии и 7% в области стеклования. Основные результаты измерений представлены на рис.
Рис. Температурные зависимости динамического модуля сдвига ПБМИ. 1 - блочный способ полимеризации олигомеров; 2 - суспензионный способ полимеризации олигомеров, где в качестве модификатора использовался кремний органический эмульгатор (КОЭ); 3 - суспензионный способ полимеризации олигомеров, где в качестве модификатора использовался КОЭ и ультрадисперсный углерод.
Как видно из рисунка, для ПБМИ, полученных блочным способом (кривая 1) типичным является монотонный характер изменения модуля сдвига в стеклообразном состоянии (область температур 50-250°С) и резкое уменьшение G' в области стеклования (интервал температур 250-300°С). В то же время ПБМИ, синтезированный суспензионным способом с модификатором КОЭ (кривая 2) имеет большее значение динамического модуля сдвига во всем интервале температур, включая не только стеклообразное, но и высокоэластическое состояние. Очевидно, что одной из причин такого поведения ПБМИ является увеличение степени сшивки данного полимера. На это указывает увеличение динамического модуля сдвига в области высокоэластического состояния (320-350оС). При этом в области температур 70-100°С для данного полимера наблюдается дополнительный излом на температур-
ной зависимости динамического модуля сдвига. Иная картина наблюдается для ПБМИ (кривая 3), у которого в качестве модификатора используется КОЭ и ультрадисперсный углерод (УДУ). В стеклообразном состоянии (20-250°С) динамический модуль сдвига имеет меньшее значение, чем описанные выше образцы. Однако, при температуре 300°С и выше наблюдается иная картина. Можно предположить, что такая «аномальная» зависимость G'=f(T), как указано ранее, связана с изменениями, происходящими в надмолекулярной организации полимера [7]. По методике, описанной ранее [8], нами была оценена величина температуры стеклования полимера. Оказалось, что у полимеров, синтезированных суспензионным способом, она несколько выше, чем у ПБМИ, синтезированных блочным способом. Кроме того, испытания показали, что для всех ПБМИ, синтезированных суспензионным способом наблюдается исключительно низкая усадка, что, как правило, на порядок отличается от большинства известных полимеров. Этот показатель в совокупности с другими достаточно высокими физико-химическими характеристиками ставит полиамидный стеклопластик в ряд наиболее перспективных материалов при получении прецизионных микросхем для электронной техники.
Литература
1. Михайлин Ю.А. Применение полиимидных материалов в зарубежной авиационной и космической технике // Пластические пластмассы. - 1981. - №10. - С. 23-30.
2. Бессонов М.И. Полиимиды - класс термостойких полимеров. - Л.: Наука, 1983. - 605 с.
3. Суслов А.П., Прокопкина В.А., Долматов С.А. и др. Стеклопластик на основе полибисмале-имидамина // Пластические массы. - 1981. - №7. - С. 27-28.
4. Коршак В.В., Русанов А.Л., Батиров И.Р. Новое в области термостойких полиимидов. - Душанбе: ДОНИШ, 1986. - 534 с.
5. Вагин В.В., Насонов А.Д., Степченко В.В. Исследование механизма образования полималеинимидов // Научно-технические достижения в области наполненных пластиков, применяемых в машиностроении: материалы семинара. - М.: Знание, 1987. - С. 70-75.
6. Вагин В.В., Хомичева Т.В., Насонов А.Д. и др. Способ получения полибисмалеинимидных форполимеров. Патент №2186793 от 20.03.2000.
7. Насонов А.Д. Исследование влияния пространственной сетки на вязкоупругие свойства аморфных полимеров низкочастотным акустическим методом: дис. ... канд. физ.-мат. наук - Калинин, 1980. - 208 с.
8. Калинин М.А., Насонов А.Д., Лагуткина Е.В., Голубь П.Д. Исследование вязкоупругих свойств стеклообразных полимеров на основе полиимидного связующего // Вестник Бурятского госуниверситета. -2011. - Вып.3, - С. 244-246.
Насонов Алексей Дмитриевич, кандидат физико-математических наук, профессор, кафедра физики и методики обучения физике, Алтайская государственная педагогическая академия, 656031, Барнаул, ул. Ядринцева, 130-52.
Лагуткина Екатерина Васильевна, кандидат химических наук, доцент, кафедра органической химии, Алтайский государственный университет, 656019, Барнаул, ул. Островского, 4А, корп.2, кв.101.
Голубь Павел Дмитриевич, кандидат физико-математических наук, профессор, кафедра физики и методики обучения физике, Алтайская государственная педагогическая академия, 656056, Барнаул, ул. Чернышевского, 28-41.
Калинин Максим Александрович, аспирант, Алтайская государственная педагогическая академия, 656031, Барнаул, ул. Н.Крупской, 139-309.
Волошин Александр Викторович, студент, Алтайская государственная педагогическая академия, 656015, Барнаул, пр. Социалистический, 126-а.
Nasonov Alexey Dmitrievich, candidate of physical-mathematical sciences, Professor, Chair of Physics and Methods of Teaching Physics, Altay State Academy of Pedagogy, 656031, Barnaul, Jadrintseva St., 135-52
Lagutkina Ekaterina Vasilievna, candidat of chemical sciences, Associate Professor, Chair of Organic Chemistry, Altay State University, 656019, Barnaul, Ostronskogo St., 4А, building 2, art.101.
Golub Pavel Dmitrievich, candidate of physical-mathematical sciences, Professor, Chair of Physics and Methods of Teaching Physics, Altay State Academy of Pedagogy, 656056, Barnaul, Chernishevskogo St., 28-41.
Kalinin Maxim Alexandrovich, postgraduate, Altaian State Academy of Pedagogy, 656031, Barnaul, N. Krupskoy St., 139-309.
Voloshin Alexandr Vichtorovich, student, Altay State Academy of Pedagogy, 656015, Barnaul, Sotsialistichesky St., 126-а.
