CC BY
23
9
О Л б X U в химии и химической технологии. Том XXV. 2011. Na 2 (118)
Библиографические ссылки
1. Берлин A.A., Вольфсои С.А., Еииколопов Н.С. Принципы создания полимерных композиционных материалов. М.: Химия, 1993. 240 с.
2. Клячкин Ю.С., Шендрик E.H. Структура и свойства композитов на основе дисперсных систем. М.: Химия, 1999. 30 с.
3. Эммануэль Н.М. // Высокомолекуляр. соед., 1999. Т. 27А. №7. С. 13471363.
4. Cowie J.M.G. // Polymers: Chemistry and Physics of Modern Materials. London: Blackie Academic and Professional. 1999. P. 136.
5. Новиков В.У., Козлов Г.В. // Успехи химии, 2000. Т.69. №6. С. 572-599.
6. Ермаков С.Н, Чибисова Т.А., Кербер М.Л., Кравченко Т.П. // ЖПХ, 1. 2000. Т.73. Вып. 7. С. 1179-1184.
7. Ермаков С.Н. Получение композиционных материалов на основе термопластов с использованием метода компатибилизации: дисс. ... канд. техн. Наук/ РХТУ им. Д.И. Менделеева; М.: Изд-во РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2001. 215 с.
8. McNeill I.C., Neil D T. //Polym. Degrad. Stab. 2001. V50. P. 285-295.
9. Bate D.M., Lehrle D.S. // Polym. Degrad. Stab. 2002. V62. P. 57-66.
10. Kissinger HE. // Anal. Chem., 2002. V. 29. P. 1702-1706.
УДК 621.1.08
О.Н. Бардадымова, Д.С. Кацуба, О.Н. Попов, Н.Ф. Майникова Тамбовский государственный технический университет, Тамбов, Россия
КОНТРОЛЬ ТЕМПЕРАТУРНО-ВРЕМЕННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК СТРУКТУРНЫХ ПРЕВРАЩЕНИЙ В ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛАХ
Express method of thermophysical non-destructive control of time temperature characteristics of structural transformations (phase and relaxation) in polymer materials is developed. Time-temperature characteristics of polymorpher solid phase transformations in the number of polymer materials are registered.
Разработан экспресс-метод теплофизического неразрушающего контроля темпера-турно-временных характеристик структурных превращений (фазовых и релаксационных) в полимерных материалах. Зарегистрированы температурно-временные характеристики полиморфных твердофазных превращений в ряде полимерных материалов.
Широкое применение полимерных материалов (ПМ) обусловлено разнообразием их свойств, которые можно изменять, используя новые технологии. Гибкость молекул полимеров обеспечивает наличие ряда агрегатных и фазовых состояний, богатство морфологических структур кристаллических образований, различные физические и релаксационные состояния аморфного полимера. Изучение суперпозиций состояний и переходов ПМ
О Я & I VI в химии и химической технологии. Том XXV. 2011. N0 2(118)
необходимо для назначения технологических режимов их переработки в изделия и последующей эксплуатации.
Применяющиеся для изучения ПМ рентгеновские методы, дифференциальный термический анализ, дифференциальная сканирующая калориметрия и др. требуют изготовления специальных образцов, длительного времени испытания, использования дорогостоящего оборудования. Среди существующих методов термического анализа не имеется неразрушающих тепловых методов для регистрации температурно-временных характеристик структурных превращений в ПМ.
Учитывая, что методы неразрушающего контроля (НК) базируются на моделях полупространств, получение точного решения задачи нестационарного тепло переноса в системе: изделие-зонд при наличии структурного превращения в ПМ, затруднительно, так как не известны закон движения границы структурного перехода и теплофизические свойства ПМ в температурном интервале структурного превращения. Известные решения краевых задач, описывающие процесс распространения тепла в теле при наличии структурного превращения, сложны и не пригодны для использования в методе НК [1 -3].
а) б)
Рис. 1. Измерительная схема (а) и термограммы для ПТФЭ (б): 1 - в центре зонда; 2,3- на расстояниях 7 и 9 мм от центра
Согласно разработанному методу вне области структурного превращения в ПМ возможно однозначно определить значения теплофизических свойств в зависимости от параметров аналитических моделей, описывающих термограмму на данных температурно-временных интервалах, используя регулярные тепловые режимы на моделях плоского и сферического полупространств [2, 3]. Метод предполагает регистрацию структурных превращений по аномалиям ТФС в узких температурном и временном интервалах с изменением интенсивного параметра (температуры или времени).
Измерительная схема метода представлена на рис. 1(а). Тепловое воздействие на исследуемое тело осуществляется с помощью нагревателя, выполненного в виде тонкого диска радиусом Япл, встроенного в подложку измерительного зонда (ИЗ). Температурное распределение контролируется несколькими термоприемниками (ТП) [1]. Детальное описание измеритель-
9
О Л 0 X и в химии и химической технологии. Том XXV. 2011. N0 2(118)
ной системы представлено в работах [1, 3].
В качестве примера реализации метода на рис. 1(6) представлены термограммы, полученные экспериментально на изделии из политетрафторэтилена (ПТФЭ) при следующих условиях: начальная температура Гн = 23 °С; Т - температура изделия, Т = Тн + Г; радиус нагревателя ЯПЛ = 4 мм; мощность нагревателя IV = 0,6 Вт; временной интервал измерения температуры Ах = 0,25 с.
а) б)
Рис. 2. Зависимости е = ЦТ) для ПТФЭ и X = ЦТ) для Ф4К20
Известно, что при температурах ниже 19,6 °С элементарная ячейка кристалла ПТФЭ состоит из 13 групп СБг, выше 19,6 °С - из 15 групп СБг. При 19,6 °С триклиническая упаковка ПТФЭ переходит в менее упорядоченную гексагональную, что сопровождается увеличением объема образца (например, при степени кристалличности 68 % - на 0,74%).
При 30 °С имеет место второй переход кристаллической структуры, изменение объема образца при этом составляет 0,08%. Теплота переходов составляет, соответственно: 4,0 ± 0,5 кДж/кг и 1,2 ± 0,3 кДж/кг. На рис.2 представлены зависимости тепловой активности в и теплопроводности X от
X U в химии и химической технологии. Том XXV. 2011. №2(118)
температуры для изделий из ПТФЭ и коксонаполненного политетрафторэтилена Ф4К20, соответственно. Твердофазный переход в ПТФЭ и Ф4К20 зарегистрирован при 30 °С.
Дериватографические исследования полимерных образцов из ПТФЭ с целью определения температурных характеристик фазовых переходов по кривым дифференциального термического анализа при нагревании от 16 °С до 50 °С проводили на дериватографе системы Паулик-Эрдеи фирмы «МОМ» (Венгрия).
На кривой ДТА твердофазный переход в ПТФЭ при 19,6 °С зарегистрирован, а переход при 30 °С - четко не проявился (рис.3). Таким образом, разработанный авторами метод позволяет определять ТФС [2, 3] и реализовывать неразрушающий контроль температурно-временных характеристик структурных превращений в полимерных материалах.
Библиографические ссылки
1. Жуков Н.П., Майникова Н.Ф. Многомодельные методы и средства не-разрушающего контроля теплофизических свойств материалов и изделий. М.: Машиностроение-1, 2004. 288 с.
2. Способ комплексного определения теплофизических свойств материалов. Патент РФ 2167412, кл. G 01 #25/18. /Н.П. Жуков, Ю.Л. Муромцев, Н.Ф. Майникова [и др.]; // Открытия. Изобретения. 2001. № 14.
3. Майникова Н.Ф. Измерительная система и метод неразрушающего контроля структурных превращений в полимерных материалах // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика,2006. № 1. С. 56 - 61.
УДК 541.64:547.39
Т.А. Гребенева, В.А. Дятлов, В.В. Киреев
Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия
ХИМИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА И СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ АНАЛОГОВ КОНСТРУКЦИОННЫХ ПЕН ТИПА ROHACELL
It has been studied by FTIR and NMR the chemical structure of thermolysis products of random copolymers of acrilamide with acrylic acid, copolymers of methacrylic acid and acryloni-trile and copolymer Rohacell. It has been determined that termolysis results formation of cross-linked insoluble products containing imide type intramolecular cycles and intermolecular imide units.
Методом Фурье ИК-спектроскопии и ЯМР 13С исследованы статистические сополимеры акрилонитрила с метакриловой кислотой, акриламида с акриловой кислотой и сополимера Rohacell, а также нерастворимые продукты их термолиза. Установлено, что процесс термолиза сополимеров при 180°С сопровождается образованием сшитых полимеров, содержащих фрагменты внутримолекулярных имидных циклов и межмолекулярные имид-ные связи в различном соотношении.
