Исследование микродеформационных свойств облученных полимеров Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН _______________________________2008, том 51, №4___________________________

МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ

УДК 541.64:539.2

л л л л л л

А.Аловиддинов, Е.Осава , Ш.Туйчиев, Б.М.Гинзбург , Дж.А.Саломов , Д.Нуралиев ИССЛЕДОВАНИЕ МИКРОДЕФОРМАЦИОННЫХ СВОЙСТВ ОБЛУЧЕННЫХ

ПОЛИМЕРОВ

(Представлено академиком АН Республики Таджикистан У.М.Мирсаидовым 23.01.2008 г.)

В работах [1-3] показано, что для большинства ориентированных полимерных систем (гомополимеры и их композиции) при упругом растяжении наблюдаются различные соотношения между макродеформацией образцов 88 и микродеформацией, то есть деформацией больших периодов 8а. Случай 8а=8в объясняется однородностью структуры и микродеформации, при отсутствии взаимного проскальзывания фибрилл 8§ь 8а>88 связывается с неоднородностью структуры и микродеформации, и 8§1=0; 8а<8в - обусловлено доминированием процессов взаимного проскальзывания фибрилл. При облучении полимеров ионизирующими излучениями происходят химические процессы сшивания и деструкции макромолекул в аморфных областях, которые влияют на развитие микродеформационных процессов.

В настоящей работе исследовано влияние гамма-облучения на микродеформационные свойства гомополимеров и их композиции. Объектами исследования служили волокна и пленки из гомополимеров: полиэтилена низкой плотности (ПЭНП), полиамида-6 (ПА-6), поливинилового спирта (ПВС), поливинилидептофторид (ПВДФ), полиоксиметилен (ПОМ), полипропилена (ПП) и смесевые бикомпонентные композиции из этих полимеров, а также модифицированные пленки ПА-6, ПВС с олигомерами (красителями) и блок-сополимер СБС (сополимер бутодиена со стиролом). Использовали пленки и волокна лабораторного и промышленного происхождения. В бикомпонентных системах долю второго компонента изменяли в интервале С=0-15%, а в окрашенных в пределах С=0-2.5%. Методические детали получения образцов описаны в работах [2,3]. Облучение образцов производили на установке РХМ-у-20 от источника гамма-излучения 60Со, дозу облучения изменяли в пределах Д=0-500 Мрад. Рентгенографические исследования в сочетании с упругой деформацией образцов проводили на установке КРМ-1. По величине изменения углового положения максимума малоуглового рефлекса на малоугловых рентгенограммах (МР) при растяжении определяли микродеформацию 8а и сопоставляли её с макродеформацией. В структурных исследованиях использовали медное излучение, фильтрованное никелем. Температура опыта была +20°С.

10

Рис.1. Зависимость микродеформации от макродеформации 88 необлученных полимеров. 1 - ПВДФ; 2 - ПА-6; 3 - ПЭНП; 4 - ПВС; 5 - ПП; 6 - ПОМ; 7 - 95% ПП + 5% ПОМ; 8 - 10% ПЭ + 90% ПОМ; 9 - 15% ПП+85% ПЭ; 10 - 15% ПЭ+85% ПА-6.

0 3 6 э

г!

,1

<ъ

Рис.2. Зависимость микродеформации 8а от макродеформации 88 облученного ПА-6. 1 - Д=0; 2 - 100;

3 - 200; 4 - 500 Мрад.

|) £ ю « ад

На рис.1 приведены зависимости 8а=А(88) для исследованных образцов. Из рисунка видно, что для ПА-6 и ПВДФ (кривые 1 и 2) наблюдается соотношение 8а>88; для большинства гомополимеров ПП, ПВС, ПЭ и других (кривые 3-6) смесевых композиций 95%ПП+5%ПОМ, 10%ПЭ+90%П0М, 15%ПП+85%ПЭ, 15%ПП+85%ПОМ (кривые 7-9) -8,1= вв; для смеси 15%ПЭ+85%ПА-6 - (кривая 10). Отметим, что соотношение ба-вв

имеет место также и для полимеров, окрашенных красителями (олигомерами). По-видимому, незначительность концентрации олигомера в полимере, с одной стороны, и связанность молекул красителя с матрицей, с другой стороны, благоприятствуют развитию однородной микродеформации. В стереорегулярном блоксополимере СБС довольно сильно проявляется соотношение 8а<8в, то есть процесс взаимного проскальзывания структурных элементов 8Я1. Так, при упругом растяжении образца до 88=600% микродеформация 8,1=20%. Необходимо отметить, что в СБС в макродеформацию 88 вносят вклад также такие процессы, как ориентация спиральных фибрилл вдоль направления растяжения, выпрямление самих спиральных фибрилл и др.

Как показано в [1-3], реализация тех или иных вариантов микродеформации зависит от природы полимера, межмолекулярного взаимодействия, термомеханической предыстории и др.

На рис.2 представлен в качестве иллюстрации график зависимости 8а=А(88) для облученного ПА-6. Видно, что с ростом дозы облучения в интервале Д=0-500 Мрад происходит постепенный переход от соотношения 8,1>88 к 8,1=88. Поскольку ПА-6 относится к классу сшивающихся полимеров при облучении, то естественно полагать, что облучение полимера сопровождается сшиванием цепных молекул и образованием пространственной сетки в аморфных областях матрицы, которые повышают жидкость системы и подавляют процессы взаимного проскальзывания структурных элементов при растяжении. Для всех исследованных образцов из гомополимеров, бикомпонентных смесевых композиций, модифицированных полимеров, блок-сополимера СБС с ростом дозы облучения в пределах Д=0-500 Мрад наблюдается постепенный переход из соотношений 8а>88 и 8а<88 к 8а~88.

Таким образом, для сшивающихся полимерных систем при облучении конечным результатом является развитие однородной микродеформации при их деформировании.

Работа выполнена в рамках плана НИР ТГНУ и проекта МНТЦ Т-1145.

Таджикский государственный национальный университет, Поступило 23.01.2008 г.

Н«

Институт нанокарбоновых исследований, Нагано, Япония,

Институт проблем машиноведения Российской академии наук, СПб.,

***Агентство по ядерной и радиационной безопасности АН Республики Таджикистан

ЛИТЕРАТУРА

1. Гинзбург Б.М., Туйчиев Ш., Кузнецова А.М. - ДАН Таджикской ССР, 1990, т.33, №9, с.598-602.

2. Гинзбург Б.М., Туйчиев Ш. - Высокомолек.соедин., сер.А, 1991, т.33, №11, с.2414-2418.

3. Туйчиев Ш., Гинзбург Б.М., Каримов С.Н., Болибеков У. Деформационное и термическое поведение ориентированных полимерных систем. - Худжанд, 1992, 344 с.

А.Аловиддинов, Е.Осава, Ш.Туйчиев, Б.М.Гинзбург, Ч,.А.Саломов, Д.Нуралиев ТАДЦИЦИ ХОСИЯТ^ОИ МИКРОДЕФОРМАТСИОНИИ ПОЛИМЕРХОИ

НУРБОРОНШУДА

Бо истифодаи якчояи усулхои нурбории механикии намунахо ва тахлили рентге-нии сохтор хосиятхои микродеформатсионии полимерхои мухталифи нурбороншуда омухта шуданд. Нишон дода шудааст, ки бо афзоиши дозаи нурбориш дар полимерхои духташаванда хамаи намудхои микродеформатсияхои гайриякчинса ва лагжиш тадричан бархам хурда, дар нихоят микродеформатсияи софи якчинса мушохида меша-вад.

А.Aloviddinov, E.Osawa, Sh.Tuichiev, B.M.Ginzburg, J.A.Salomov, D.Nuraliev INVESTIGATION OF MICRODEFORMATIVE PROPERTIES OF IRRADIATED POLYMERS

Using the methods of X-ray investigation and mechanical load of samples we investigated microdeformative properties of irradiated polymers. We showed, that with increase of irradiation dose of linking polymers all types of heterogeneous microdeformation and slipping gradually suppress and, finally, we see homogeneous microdeformation of the system.