Исследование кристаллической структуры азидозамещенных оксетанов методом широкоугловой и малоугловой рентгеновской дифракции Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

УДК 541.6

В. А. Петров, Н. В. Аверьянова, Н. В. Кузнецова,

А. В. Косточко

ИССЛЕДОВАНИЕ КРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ

АЗИДОЗАМЕЩЕННЫХ ОКСЕТАНОВ МЕТОДОМ ШИРОКОУГЛОВОЙ

И МАЛОУГЛОВОЙ РЕНТГЕНОВСКОЙ ДИФРАКЦИИ

Ключевые слова: рентгеновская дифракция, кристаллическая решетка, степень кристалличности, сополимер 3,3 - бис(азидометил)оксетана (БАМО) и 3-азидометил - 3 - метилоксетана (АММО).

Изучена кристаллическая структура азидозамещенных оксетанов. Рассчитана степень кристалличности, размеры кристаллитов и их дефектность, а также определены зависимости этих параметров от соотношения мономеров в сополимере.

Keywords: x-ray diffraction, crystal lattice, crystallinity degree, copolymer 3,3- bis(azidomethyl)oxetane (BAMO) and 3 -

azidomethyl - 3 - methyloxetane (AMMO).

The The crystal structure of еnergetic polyoxetane was studied. Crystallinity degree, the sizes of crystalline particles and their defects was calculated, and also dependence of these parameters on a ratio of monomers in copolymer was defined.

В настоящее время в России и за рубежом ведутся исследования новых компонентов энергонасыщенных составов на основе энергоемких связующих. Интерес к энергоемким термообратимым полимерам, в качестве основы связующих, обусловлен возможностью создания боеприпасов с повышенной энергетикой [1,2]. Наиболее известным активным полимерным связующим является нитроцеллюлоза, однако она не всегда удовлетворяет требованиям по чувствительности, химической и термической стойкости. Поэтому в настоящее время большое внимание уделяется синтетическим эластичным полимерам, содержащим азидо-, нитро- и тетразольные группы. В частности, используются термопластичные полимеры на основе энергоемких оксетанов: поли-3,3-бис (азидоме-

тил)оксетана (азопентон), термопластичного сополимера азидометилметилоксетана и бис-азидометилоксетана

(АММО/БАМО), глицидилазида, глицидилнитрата и многочисленные нитроэфирные полимеры.

В качестве объекта исследования использовались мономеры и сополимеры 3,3-бис(азидометил)оксетана (БАМО) и 3-азидометил-3-метилоксетана (АММО). Сополимеры были получены прямым взаимодействием мономеров с использованием катализатора триизобутилалюминий-вода.

Методами широкоугловой и малоугловой рентгеновской дифракции проведены исследования кристаллической структуры сополимеров АММО и БАМО с различным соотношением мономеров. В результате обработки полученных рентгенограмм были рассчитаны степень кристалличности, эффективные размеры и дефектность кристаллитов, проведена оценка доменной структуры сополимеров АММО и БАМО.

Показано, что при возрастании содержания АММО уменьшается степень кристалличности сополимера от 60,9 до 11,6 %. При этом сополимеры имеют

эффективные размеры кристаллитов в пределах от 51,1 до 326,9 А°.

При введении АММО в сополимер происходит нарушение его кристаллической решетки по сравнению с пБАМО, вместе с тем происходит незначительное упорядочение структуры сополимера [3].

Методом малоуглового рентгеновского рассеяния проведена оценка доменной структуры сополимеров АММО и БАМО. Показано, что по мере уменьшения степени кристалличности сополимеров интенсивность и угловая протяженность малоуглового рассеяния возрастает, что указывает на увеличение микрогетерогенности образцов.

Для полимера пБАМО наблюдается слабое дифракционное кольцо с максимумом в области межплоскостных расстояний 80-88А°, что характеризует упорядоченное расположение кристаллических доменов. Увеличение содержания АММО разрушает данную упорядоченность, приводя при этом к увеличению как числа доменов, так и ширины распределения их по размерам.

Выявлено, что по мере уменьшения степени кристалличности сополимеров интенсивность и угловая протяженность малоуглового рассеяния возрастает, что указывает на увеличение микрогетерогенности образцов.

Литература

1. Зиновьев, В. М. Современные и перспективные высокоэнергетические компоненты смесевых и баллиститных твердых ракетных топлив/ В.М. Зиновьев, Г.В. Куценко, А.С. Ермилов. -Пермь: Изд-во Перм. гос. техн. ун-та, 2010.-162с.

2. Талавар, М.Б. Новые тенденции в области создания перспективных высокоэнергетических материалов / М.Б. Талавар [и др.] // Физика горения и взрыва. -2007. - №1. - С. 72-85.

3. Петров, В А. Термический анализ свойств и структуры азидозамещенных оксетанов / В.А.. Петров [и др.] // Вестник Казан. технол. ун-та. -2011. - Т. 14, №15. - С. 332-335.

© В. А. Петров - д-р техн. наук, проф. каф. химии и технологии высокомолекулярных соединений КНИТУ, [email protected]; Н. В. Аверьянова - асп. той же кафедры, [email protected]; Н. В. Кузнецова - асп. той же кафедры, [email protected]; А. В. Косточко - д-р техн. наук, проф., зав. каф. химии и технологии высокомолекулярных соединений КНИТУ, [email protected].