Научная статья на тему 'Новый путь формирования структуры ацетатцеллюлозных материалов'

Новый путь формирования структуры ацетатцеллюлозных материалов Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

CC BY
40
9
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Аннотация научной статьи по химическим наукам, автор научной работы — Шиповская А. Б., Гегель Н. О., Щеголев С. Ю., Тимофеева Г. Н.

Представлены результаты пространственно-структурной модификации ацетатов целлюлозы парáми мезофазогенных, т.е. образующих с полимером лиотропную ЖК-фазу, растворителей и их смесей с водой вплоть до влияния чистой воды. Показано, что данный путь позволяет направленно варьировать стереомерной организацией полимерной матрицы и получать материалы разного функционального назначения с управляемыми свойствами.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по химическим наукам , автор научной работы — Шиповская А. Б., Гегель Н. О., Щеголев С. Ю., Тимофеева Г. Н.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

A novel method for formation of cellulose acetate materials structure

The results of spatial-structural modification of cellulose acetates by vapors of mesophasogenic solvents (which form lyotropic LC phase with the polymer) and their mixtures with water up to pure water are presented. It is shown that such method allows to modify the stereomeric organization of the polymeric matrix by desired way and to obtain materials of various functional applications with controlled properties.

Текст научной работы на тему «Новый путь формирования структуры ацетатцеллюлозных материалов»

п»ксилол [7]. Видно, что ормемтациомныс процессы (увеличение АТ) для ЖК - перехода наблюдаются при более низкой скорости сдвиг а.

Увеличение молекулярной массы Г Г1Ц приводит к уменьшению величины ДТ. Это связно с тем, что большим но размерам молекулам труднее ориентироваться по направлению течения, чем малым. Аналогичное явление при ориентации макромолекул в магнитном поле было обнаружено в работе [8].

Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (коды проектов 05 - 03 32888 и 05 08 17948).

Кафедра высокомолекулярных еоедшаешш

Л И Т I: Р А 1 УРА

i Орнешаииштые ншгення в раепшрах н расплавах полимером Пил рел А.Я, Мал км на, CAÍ. Мшжонз Мл Химия, НЖО 27Н с.

2. I hm кон OL, Куличичии B.I \ Жнлкокрпстаиличссше состояние полимерии. Мл Химия. 1977, 240 с.

3. (Суднчмхин В.Г.* Голшш ЛЖ. Химий дрскссинм, 1985 № 3, С 9 - 27.

4. Иоффе Б.В. [^сфр^^тмегрическис методы н химии. Лл Хитíh, Н74. 400 с.

5. В мши кон С «А., Русинова ЕМ, Ф нзонме переходы в ноли мерных cMcrcMiíx, вмзшшнме мехштчеекмм нолем, Воя'срннбург. Нхмш уральского roc. ун-та. 20ÜL 172 с,.

6. Florv P.J. Ршс Roy, Soc, (London), Д. im V. 234, N I. V 73 - 7S.

7 В ш и и кои СРусином Е.В., Зарулко Й.В. Высоко-молск, сое Л- Б, 1997. Т. Ж К. С 1419 - 1422,

К. Кольиов АЛ и л р. Высокомолек. шел. Б. 1995. Т. 37, №10, С 1765- 1767.

УДК 547.458.82

А*Б. Шпионски^ HLO. Гегель, СКХ Щегол ев, ПН. Тимофеева НОВЫЙ ПУТЬ ФОРМИРОВАНИЯ СТРУКТУРЫ АЦЕТАТЦЕЛЛЮЛОЗНМХ МАТЕРИАЛОВ

(Саратовский государственный университет им, ИЛ\ Чернышевского)

e-mail: ShipovskayaAB^chem^sgu.ru

Представлены результаты пространст вен н о-ст руктурной модификации ацетатов цел л юл от парами мешфазогенпых^ тл\ образующих с полимером лиотроппую ЖК-фащ раст вор и т ел ей и их смесей с водой вплоть до влияния чистой воды. Покати о, что данный путь позволяет направленно варьировать стереомерпой организацией полимерной матрицы и получать материалы разного функционального натачеиин с управляемыми свойствами*

Ацетаты целлюлозы являются многотон-нажнмм, дешевым и ежегодно возобновляемым полимерным сырьем. Производство изделии па его основе базируется на классических технологиях, заложенных много лет назад, что приводит к формированию материалов со стандартными свойствами [1-3],

Уксуснокислые зфиры целлюлозы, как и все природные полисахариды, относятся к классу оптически активных веществ. Однако в технологической практике данное обстоятельство практически не рассматривается. А ведь оптически и сиг-

нал, который дает стереомерное превращение макромолекул, играет решающую роль при создании пол и мерной матрицы с управляемой структурой [4|.

Большой же пери ментальны и материал по исследованию природы и условий формирования ЖК-фазы зфиров целлюлозы позволил установить, что они способны изменять свое асимметричное строение с реализацией различных по оптической активности стереои юмеров [5-7]. Создание разных структурных вариантов из одного и того же исходного объекта дает возможность по-

лучения изделий не только с улучшенными свойствами, но и с новыми функциональными качествами [4, 8, 9],

В настоящей работе рассматриваются примеры формирования новой стереомерной структуры уксуснокислых эфиров целлюлозы и ее влияние на физико-механические, разделяющие« пропускающие и адсорбционные характеристики материалов.

Объектами исследования служили контрольные и модифицированные образцы порош« кообразиых ацетатов целлюлозы (ОАО «X им волокно», г/Энгельс) и сформованные из растворов на их основе фильтры и мембраны, Использовали воздушно-сухой днацетат (ДА Ц) и триацетат целлюлозы (ТАЦ) с размером частиц 1-2 мм, содержанием связанной уксусной кислоты 54.5-55.2 и 61.5-62.2% и насыпной плотностью КЗ-1,32 м 1.28

> V-

соответственно, средневязкостпая молекулярная масса ДАЦ составила (8.0-8.2)4О4, ТАЦ ■ (7.1-7.5)'Ю . Для растворения ДАЦ и ТАЦ применяли традиционные технологические растворители квалификации «ч>дль» - смесь ацетона с водом (95:3) и метиленхлорида с лта иодом {90:10).

Сорбатами служили ннтрометащ днметнл-сульфоксид (ДМСО), диметилацетамид (ДМАА) квалификации «ч ,/иг» и их бинарные смеси с дистиллированной водой, Нитрометан, ДМ СО и ДМАА являются а протонным и динолярлыми растворителями [10], а также относятся к классу ме-зофазогсннмх растворителей, т.е. образующих лнотропную ЖК-фазу с производными целлюлозы [ 1 К 12]. Модификацию полимера осуществляли при комнатных температурах (20±2°С) и нормальном атмосферном давлении в герметически закрытом сосуде, заполненном па 1 /5 объема жидким сорбатом. Полимерные образцы располагали на расстоянии 4-5 см от поверхности жидкости. Отбор проб осуществляли по мере насыщения полимера парами. Степень сорбции паров (Сс) определяли гравиметрически. Десорбцию раствори геля из модифицированных образцов проводили в открытой системе в стационарных условиях.

Образцы ДАЦ повышенной влажности получали моделируя стадии промывки и сушки промышленного способа производства, прерывая процесс сушки полимера при достижении им влажности \¥ = 3-20 мас\%* Для растворения образцов со стандартной влажностью 2-3 мас.% использовали смесь ацетона с водой технологического состава, с более высокой • добавки воды вводили с учетом \¥ полимера.

Удельное оптическое вращение [а] растворов определяли на круговом поляриметре СМ-2 при длине волны Х\-а=589 им и 20±2°С\ Концен-

трация растворов полимера составляла 0.5 г/дд, водных растворов аминокислоты триптофан 0.1 -0.2 г/дл. Величину [а] определяли из 10-ти параллельных измерений и рассчитывали по формуле, приведенной в [6]. Источником света служила лампа ДЛАС 18-04,2. Погрешность измерений углов вращения не превышала ±0,04 град.

Фильтры и мембраны из растворов концентрации 3 и 5 мас\% формовали в стандартных условиях методом полива на зеркальные стекла с помощью стеклянной круглой фильеры. Удаление растворителя контролировали по изменению массы. Все образцы были молочно-белыми.

Фильтрующие свойства изучали на лабо-раторион установке с разделительной ячейкой плоскорамного типа. Использовали плазму крови больных атеросклерозом и гнперхолеетерпнемп-ей- Определение концентрации холестерина (СХД общего белка (Си) и электролитов в плазме крови до (пенетрат) и после (пермеат) мембранной фильтрации проводили на программируемом фотометре «I kimolize-2000» но стандартным методикам, Стереоснецнфичность определяли хрома-тографнческнм методом, пропуская через колонку с ацетатиеллюлозиым адсорбентом раствор рацемической смеси Ь-Д)~трпптофапа (1:1). Разделение лнантиомеров контролировали по изменению величины удельного оптического вращения раствора аминокислоты до и после прохождения через сорбент. Адсорбционную способность к компонентам табачного дыма исследовали на лабораторной курительной машине в сравнительных условиях относительно контрольного образца. Анализ проб после пропускания струи дыма табака в процессе прокуривания сигарет через ацетатцел-люлозные сорбенты проводили в ГУ ЦГСЭН г.Саратова,

В работах [4-7] показано, что мезофазо-генные растворители в парообразном состоянии активно воздействуют не только па надмолекулярную с тру г гуру зфира целлюлозы разных морфологических форм, но и его оптическую активность, Например, пары' такого мезофазогена, как нитрометан, инициируют в полимерной матрице ориентационные процессы. Это сопровождается значительным самопроизвольным удлинением ацетатцеллюлозных волокон м пленок, достижением устойчивой оптической анизотропии в пленках, усилением интенсивности рефлексов на ди-фрактограммах, снижением угла разорнентании и др. [5, 13, 14]. Кинетика сорбции ацетатами целлюлозы (волокно, пленка, порошкообразный полимер) паров нигрометана не подчиняется закону Фика и характеризуется аномальными кривыми набухания [6, 9], Структурные изменения в поди-

мерс, будь то готовое изделие (пленка, волокно) или используемый для приготовления прядильных растворов насыпной образец, значительно повышают физико-механические характеристики материалов [15, 16]. Следует подчеркнуть и тот важный факт, что воздействие паров активной среды коренным образом изменяет стереомерную структуру полимера, что выражается в изменении величины удельного оптического вращения, являющегося мерилом оптической активности полисахарида, вплоть до инверсии знака [а] [5-7, 14, 17]. И еще, влияние паров нитрометана, как и других исследованных нами мезофазогенов - три фтору к-сусной, уксусной и муравьиной кислот, ДМ СО, ДМАА, подчиняется закономерности «доза-эффект» с большим влиянием на структуру и оптическую активность малых порций поглощенных паров [4, 6-9, 14-17].

Продолжая научные изыскания в данном направлении, и учитывая, что пространственная структура вещества во многом определяет его стерео и зб и ра тел ьн ость, на примере системы ТАЦ-пар ы' иитрометана исследовали способность модифицированного полимера к разделению смесей оптических изомеров.

Модифицированные образцы ТАЦ получали следующим образом. Исходный полимер сорбировал определенную порцию паров иитрометана. Исходя из эффективности влияния малых доз поглощенных паров, величина Сс не превышала 8 мас.%. Затем набухший образец оставляли на воздухе для десорбции иитрометана. Активированные в napáx образцы характеризовали величиной удельного оптического вращения растворов в технологическом растворителе (табл,1).

Таблица /

Данные хромат or рафического разделения рацемической смеси 1^,0~трнг1тофшш на оптически активных ТАЦ сорбентах Table /• Data on chromatographic separation of a L~,D~ triptophan? racemic mixture on optically-active СТА

sorben t$

........................ ......................................................... i

а| волмот раствора

mnmothim

h'j.SWS-T.iK-ttggi'rrr-'riVri^ Iiliiq.....,чА>ЛЛ ГГОЯйЛ^^

ИрОШСДШС-!

исходного] го через сорбснг

Как видно из таблицы, в сравнении с контрольным модифицированный ТАЦ имеет большие отрицательные значения [а].

Результаты х ро м а тограф и ч ее ко го разделения рацемической смеси Ь- и 1)-изомеров аминокислоты триптофан (1:1) на оптически активных ацетатцеллюлозных сорбентах представлены в табл. 1. Для сравнения приведены величины [а] водных растворов I,- и О-трнптофана. В результате пропускания смеси знантиомеров через колонку с контрольным ТАЦ разделения тринтофана не наблюдается. При прохождении через модифицированный сорбент О-изомер сорбируется, а Ь-изомер проходит, что приводит к полному разделению рацемической смеси и получению оптически чистого Ь-триптофана. Полученные данные позволяют рассматривать модифицированный ТАЦ как перспективный сорбент для разделения рацематов а-аминокислот.

Приведенный пример наглядно показывает, как разные структурные варианты одной и той же полимерной матрицы проявляют различные фу и к ционал ьные с войства.

Существенную роль в образовании новых пространственных структур в уксуено-кислых эфирах целлюлозы оказывает воздействие паров ДМ СО, ДМАА и их смесей с водой [8, 9). Для образцов, сорбировавших пары' как индивидуальных раствори гелей, так и водно-органической смеси, характерно изменение не только абсолютных значений удельного вращения [а], но и его знака {рис. 1).

для кривых /, 2,5 дня кривых 3,4

С *

^ Л^ Р*—~ ^

Рис 1. Занисимосгь уделышго оптического вращения (а) pacTBopou ДАЦ и технологическом растворителе от кол и честна ¡toi лишенных полимером ñapó» ДМ СО (}), смесей ДМ СО с нолей cocí а на 10:90 (2), 5:95 (3). 2.5:97.5 (4) и ДМ АЛ с полой состава 10:90 (5). Fig. I. Specsftc optical rotation {a.) of CDA solutions tn techno-logical solvent as ;i function of absorbed vapour amount: DM SO (7). DM SO mixture with water of 10:90 Q), 5:95 (J), 2.5:97.5 ratio {4) ami DM A A mixture with water of 10:90 (5) ratio.

Как и при паровой обработке нитромета-ном, резкое изменение оптической активности

происходит уже при поглощении первых, небольших количеств (до «Ю.5-1.0 мас.%) паров сорбата.

Мембраны, сформованные на основе ДАЦ, обработанного в парах выше указанных сред, не только имеют высокую селективную и гидродинамическую проницаемость, но и отличаются необычными свойствами [8, 9, 18]. Такие биофильтры обладают уникальной способностью задерживать при фильтрации плазмы крови больных ги~ перхолестеринемией, атеросклерозом и т.п. в необходимых количествах избыточный холестерин при сохранении белка и минеральных солей (рис.2а, б). Здесь уместно отметить, что необходимость получения таких селективных пленочных материалов до сих пор актуальна в мирово и медицинской практике. Кроме того, при фильтрации через мембраны из модифицированного ДАЦ плазмы бопытх пшербнлирубкшемней* гепатитом и т.п. наблюдается снижение в пермеате токсического метаболита билирубина и его селективное отделение от белковой фракции [8].

Все мембраны, селективно разделяющие оптически активные компоненты плазмы крови, получены из эфира целлюлозы модифицированного в парах разбавленной водно-органической смеси и со степенью сорбции паров сорбата не превышающей 5 мас.%. Следовательно, присутствие индивидуального растворителя в формуемых композициях составляет менее 104 мас.%* В связи с этим интересно было исследовать влияние чистой воды на пространственную структуру ацетата целлюлозы. Постановка данного исследования интересна и тем, что многие простые зфиры целлюлозы образуют в водных растворах лнотроп-иую ЖК-фазу [II].

Рассмотрим обобщенную, классическую технологическую схему получения ацстатцеллю-лозных волокон, пленок, мембран (без учета введения специальных норообразователей) и ацетат-целлюлозного жгута для сигаретных фильтров. Производство этих видов продукции включает в себя; получение ТАЦ„ частичное омыление до ДАЦ, его промывку в воде, сушку при повышенной температуре до влажности W = 2-3 % от массы полимера, приготовление прядильных растворов разной концентрации в смеси ацетона и воды в соотношении компонентов 95:5 и формование [1]. Свойства получаемых в таких стандартных условиях изделий всегда средне одинаковые, поскольку ДАЦ обладает определенной пространст-

венной структурой и характеризуется постоянны ми положительными величинами удельного оптм ческого вращения (табл.2),

(?) (2) (!) СХс, ммолъ/л

о

5 0- 1 -.1 W -W « «

А ■О —> i >

/ " л И<

С J' «о *

г- 1 ........... > Сс» шс йу

5

О да*

МИИфММШМ

Срл , Г&

Cv^ тшгУп

се)

42

j ч

5 0 4 б

'"И-

-о 2

• Jb-

С '

0 'J

(В)

Cv,

■Л .?

1

£Г

•к

W. ыж %

Рис. Данные но фильтрации пял мм кропи Сюпышх чсрск мсмбряша« сформошашнмс т исходного и модифицированного ДАЦ: а.....-ттттосгь концентрации холестерина от степени сорйшж иоттсром трёп смесей ДМАА с полой сосгflea 5:М5 (¡1 ДМСО с полой состава 5:*>5 Qh 2т (.?); б - -щви-симость Сх* (/) и С^ (2) от степени поглощения парон смеси ДМСО:нола шегааа ! » - шмеимость CXi, от влажности полимера. Горизонтальные пунктирные линии нокачьншюг

и tVs и непетрате. Fig, 2, Data on HI serum filtration through membranes formed from cite virgin and modified CPA: a - eSioSesicro! concentration us a fimcium of the polymer sorption degree of vapours of the following mixtures: DM A A; water 5:95 (It DM SO ¡water 5;*)5 (2K 2:9K b the dependence ofCx« Ш ami C^ (2) on the degree of DM SO vapour sorption::\vater mixtures of 1:09 ; с - the СХ£- is moisture curve. The Ьопшпш! dashed lines show C%c тй

Cn in the penetrate.

22 ХИМИЯ И ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ 200? том 50 выи

Таблица 2

Величины удельного оптического вращения растворов ДЛЦ разной влажности Table 2. Specific optical rotation values of different moisture content CDA solutions

Из описания технологии видно» что в процессе получения ацетатцеллюлозных материалов дважды используется чистая вода: на стадии промывки ДАЦ, а затем на стадии приготовления прядильного раствора. На стадии сушки вода удаляется до содержания ее в полимере V/ = 2-3 мас.%. При получении формовочных растворов вновь использую гея новые порции воды уже в качестве добавки (5%) к ацетону, улучшая при этом его термодинамическое качество как растворителя ДАЦ [19]. При пересчете на концентрацию прядильных растворов, например для получения волокон и ацетатного жгута, содержание воды в формуемой композиции составляет 15% от массы ДАЦ, а с учетом стандартной влажности полимера - 17-18 мас.%. Соответственно, если процесс сушки ДАЦ прервать при достижении образцом Ш - 17-18 мас.%, для растворения можно использовать только ацетон, не затрачивая новые порции воды [20].

Исследование оптической активности образцов ДАЦ разной влажности показало, что для них наблюдается не только варьирование в широких пределах величины [а], но изменение знака вращения с положительного на отрицательный (табл. 2). Данный факт свидетельствует о том, что в отличие от стандартных промышленных образцов сохранение в ДАЦ повышенной влажности способствует формированию иной стереомерной структуры.

Для характеристики новой структурной организации полимера, характеризующейся отрицательными величинами [а], изучали особенности и специфичность полученных изделий. Оказалось, что пленочные материалы, сформированные из полимера с повышенной влажностью, так же как и из образцов модифицированных в парах водно-органической среды, приобретают способность разделять оптически активные компоненты (холестерина и белка) плазмы крови больных тяжелой гиперхолестеринемией (рис.2в) [20].

Сорбент для фильтров сигарет, получен-ный из ДАЦ с наведенной влажностью, т.е. с про-

странственно модифицированной хиральной матрицей, отличается or лучших мировых показателей большим коэффициентом полезного действия [20-22]. Он имеет следующую задерживающую способность вредных компонентов табачного дыма: фенола - до 70%. никотина и смол - до 55%, аммиака - до 80% и др. Важно, что технология получения такого продукта не требует дополнительных технических решений, а осуществляется за счет незначительных изменений производственного цикла. При лом создаются условия для экономии энергетической и сырьевой составляющих. что несет снижение себестоимости готового продукта.

Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (проекты Mí 00-03-3305Ra, № 03-03-33049а), Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере (программа «Старт», проект№2701 р/ 5105).

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

JI И Т Е Р А Т У Р А

]. Роговин i.A. Осионм химии и технологии химических волокон. М.: Химия. 1974. Т. I, 520 с.

2. Козлом П.В., Панков С.П. Физико-химические основы классификации иолимерон. М.: Химия. 19X2. 224 с.

3. Keating R.K. Synthctie Polymerie Membranes, New York. Chichester, Brisbane, Toronto. Singapore: Wiley. 1991. 336 c.

4. Шинопская A.B., Микульский Г.Ф., Тимофеева Г.Н. //

Жури при о. химии 2(104. Г. 77. N° 1С. 152-157

5. Тимофеева Г.Н. и др. // Высокомолек. соед. 1>. 1995. Т. 37. Кеб. С 1093-1095.

6. Шиновска» A.B., Тимофеева Г.Н. // Высокомолек. ео-сл. A. 2001. Г. 43. Кй 7. С. 1237-1244

7. Шпионская АЛ»., Тимофеева Г.Н. // Высокомолек co-ед. В. 2003. Т. 45. .Ni* I. С. 101-105.

Шишшекли A.B., Евсеева Н.В., Тимофеева Г,Н. //' Жури, ирикл. химии. 2003. Г. 76. Лг? 9. С 1553-1557.

9. II 1и поискам A.B., Тимофеева Г.Н. // Коллоид, жури. 2004. Т. 66. 5. С. 693-701.

10. Reichardt Ch. Solvents and Solvent Effcets in Organic Chemistry. Wcinhcim: VCH. 1988. 764 c.

(1. Кулич их ин В. Г., Голова Jl.fC ¡Í Химия лревеенны. 19X5. ХгЗ. С, 9-2?.

12. Крестов Г.А. и др. а Док л АН СССР. ¡9X7. Т. 293. № I. С 174-176.

13. Тимофеева Г.Н,, Толкунова F..B. // Вышкомолек. сосл, А 1986. Т. 28. X" 4 С. 869-872.

14. UJипоискам A.K.» Шмаков СЛ., Тимофеева Г.Н. // Высокомолек. сосл. А 2006. Т. 48. X« 5. С. 801-814.

15. Тимофеева Г.Н. и др. Пат 1171580 РФ // Б.И 1985 Кг 29.

16. Шинонскам A.B., Тимофеева Г.Н. // Сб. era гей Мсжлу-ияр. копф. "К'очночнт-20!:И" Caparon: Ичл-но саратовскою i ос. icxii ун-та. 2004. С. 72-76.

I? HlníiüiuKnvi Д. К., К;т*ичсва О.Ф,, Тимофеева ГЛ. //

Биофн'лнсц. 2006, Т. 5 К Л% 2, С, 256-266, IК Шин0»ск£1м A.B., Тимофеева Г,IT, Оснгмжз О,В, fiar.

2174!30 РФ // Bil 200I. № 27,, Н> Shipovskaya A.B., Timofeeva G.N. // Abstr, XX %ympt>~ sitim on theology. Kanicharovo 20(H). PJ66-

20. Тимофеева Г.НЦ Шн меж ска и A.C. Патент 2223971 РФ

// БЖ 2004. Ks 5, 21 Шпионская A.B., Мышанекнй Д.Н., Тимофеша ГЛ. //

Материалы II Всерое, коиф. «Новые достижения п химии

и химической технологии раеппельпого смрья», Барнаул: Их'ыю Алгайск. гос. уп-пт 2005, Книга I. С 4К-53. I1JиMOüCJVavi AJÍ. и лр. ¿7 Катажн I Сарашаскою сшюиа изобретений, ишкшаинм и ишнхтинии, Caparon. 2005« С.2?.

Kmbcum полимеров

УДК 537.31:036.4

Дж*Н. Анели1, ММ* Волоташвили1, Н.Г. Локншвнли

г

ЭФФЕКТ МЕХАНИЧЕСКОЙ РЕЛАКСАЦИИ В ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ

ПРОВОДЯЩИХ РЕЗИН

(*Р. Двади Институт механики машин АН Грузин, ^Тбилисский государственный университет им- Ий- Джавахишвили, Грузия)

E-mail: [email protected]

Исследован характер зависимости электропроводности наполненных техническим углеродом силоксаноных резин от релаксации механического напряжения. Измерения электрического удельного объемного сопротивления ( р J реши проводили синхронно

с измерением механического напряжения материалов. Установлено, что механическая релаксация напряжения хорошо коррелирует с релаксацией электропроводящей системы композита в пределах упругих деформаций. Времена релаксаций тем короче» чем выше степень наполнения композита* а характер изменения vi ектросопрот и влепи я материала фактически описывается той же функцией, которая отражает процесс механической релаксации в образце.

ВВЕДЕНИЕ

Одной из интересных проблем но изучению электропроводящих свойств электропроводящих полимерных композитов вообще и электропроводящих резин в частности, является установление взаимосвязи между механическими деформациями и токопереносом в этих гетерогенных системах [1-3]. Исследование данной проблемы стимулировано широкими возможностями применения подобных материалов в качестве ген-зочувствитедьных элементов, коэффициент тензо-чувствительности которых меняется в широких пределах,

В настоящей работе изучена взаимосвязь между релаксацией напряжения деформированной электропроводящей резины и ее электропроводностью.

РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТА И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Эксперименты по определению удельной электропроводимости р, электропроводящих резин (ЭР) на основе полиднметнлметилвинилси-локсана (ПДМВС) и технического углерода двух марок П357 и IIКОЗ (методика их получения дана в работах [4,5]) в процессе релаксации механического напряжения <у были проведены следующим образом. Образец в виде тонкого (2 мм) листа электропроводящей резины растягивали на вытяжной машине до определенной деформации € и сразу, с момента прекращения растяжения, записывали изменение р% на самописце, преградуи*

ровашгом в од*-ах со временем г при синхронной записи временной зависимости напряжения при фиксированной деформации согласно методике,

24 ХИМИЯ И ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ 200? том 50 вып. 3

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.