CC BY
45
ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН _2015, том 58, №5_
ФИЗИКА ПОЛИМЕРОВ
УДК 541.123
Т.Б.Бобоев, С.Дж.Гафуров, Ф.Х.Истамов, Х.Д.Дадаматов
ОЦЕНКА РАЗРЫВОВ МОЛЕКУЛ И КВАНТОВОГО ВЫХОДА ФОТОДЕСТРУКЦИИ ПОЛИЭТИЛЕНТЕРЕФТАЛАТА
Таджикский национальный университет
(Представлено академиком АН Республики Таджикистан Р.М.Маруповым 17.02.2015 г.)
Под воздействием растягивающей механической нагрузки при разных температурах проводилась оценка числа разрывов молекул и квантового выхода фотодеструкции ПЭТФ в зависимости от действия УФ-света разной длины волн.
Ключевые слова: фотодеструкция - фотоокисление - фотомеханическая деструкция - температура - квантовый выход.
Известно, что молекулярная масса полимера пропорциональна длине цепи макромолекул и что по его изменению под действием различных внешних факторов можно оценивать число разрывов внутримолекулярных химических связей по формуле [1]
"' = РЫ' (М - М > , (1)
где р - плотность полимера, - число Авогадро, М0 и М1 - соответственно молекулярная масса
исходного и подвергнутого внешнему воздействию, например УФ-света, полимера.
Согласно [1,2], число разрывов химических связей связано с величиной квантового выхода фотодеструкции р следующим соотношением:
п =р г , (2)
р 2
где 1погл= 1о(1-Т) - интенсивность поглощенного света, 10 - интенсивность падающего на образец света, Т - светопропускание и ^ - время облучения. Из формулы (2) следует, что
2п, р=—,
погл
где пр = п р / / - начальная скорость разрыва химических связей. Графически пр определяется как наклон зависимости Пр ().
Адрес для корреспонденции: Бобоев Тошбой Бобоевич. 734025, Республика Таджикистан, г.Душанбе, пр.Рудаки,17, Таджикский национальный университет. E-mail: alidust@mail.ru
В настоящей работе, используя методику, изложенную в [1,2], мы попытались оценить квантовый выход фотодеструкции полиэтилентерефталата (ПЭТФ) в зависимости от длины волны УФ-света, величины механического напряжения и температуры. В таблице приведены значения начальных скоростей фоторазрывов в ПЭТФ в зависимости от механического напряжения при комнатной температуре для трёх длин волн.
Из таблицы видно, что действие растягивающей механической нагрузки на скорость накопления разрывов связей при облучении квантами УФ-света разной энергии неодинаково, а также, что при облучении светом с ^=254 нм имеет место тормозящее действие механической нагрузки на скорость накопления фоторазрывов, при облучении светом с Х2=313 нм влияния нагрузки на число разрывов не обнаруживается, а при воздействии УФ-света с Х3=365 нм процесс накопления фоторазрывов в макромолекулах ПЭТФ ускоряется.
Таблица
Зависимость начальной скорости фотодеструкции ПЭТФ от механического напряжения под действием УФ-света различных длин волн
X, нм О, МПа Пр •1019,м-3-с-1
0 1.54
254 150 1.25
200 0.9
0 0.8
313 150 0.8
200 0.8
0 0.42
150 0.59
200 0.8
250 1.1
В качестве примера на рис.1 приведена зависимость квантового выхода фоторазрывов связей р от приложенного напряжения о для трёх указанных длин волн УФ-света.
Ф 10 4
Рис.1. Зависимость квантового выхода фоторазрывов от напряжения для образцов из ПЭТФ при облучении
УФ-светом: 1 - Х1=254 нм; 2 - Х2=313нм; 3 - Х3=365 нм.
Физика полимеров
А.Г.Джабаров
Из рис.1 видно, что квантовый выход при облучении светом растёт с ростом напряжения по нелинейному закону. Нелинейный характер зависимости ф(о) для диапазона напряжений 0-300 МПа формально можно описать экспоненциальным уравнением вида
Ф = %ехр(рго).
В ненапряжённом полимере ф0 оказался равным примерно 2-10-4. При увеличении нагрузки
от 0 то 300 МПа валовый квантовый выход возрастает примерно в 3 раза.
При облучении ПЭТФ УФ-светом с ^=254 нм с ростом величины приложенного механического напряжения квантовый выход фотопроцесса уменьшается, то есть растягивающая нагрузка тормозит процесс фотодеструкции. В то же время при облучении УФ-светом с ^2=313 нм квантовый выход фотопроцесса абсолютно не зависит от величины механического напряжения.
Изложенные выше результаты позволяют заключить, что эффект влияния растягивающей нагрузки на скорость фотодеструкции ПЭТФ зависит от механизма протекания фотофизических и фотохимических процессов в полимере. По-видимому, в случае действия на ПЭТФ света с определяющим механизмом в процессе деструкции является реакция Норриша типа II, для осуществления которой необходимо наличие свернутых конформаций макромолекул, допускающих образование внутримолекулярной водородной связи [3].
Приложенная нагрузка может приводить к уменьшению концентрации гош-изомеров [4], что может быть причиной торможения фотодеструкции нагруженных образцов при воздействии квантов света с . При воздействии на образец света с нагрузка, активируя свободнорадикальные реакции разрыва связей и реакции фотоокисления, приводит к увеличению квантовых выходов этих реакций.
Независимость величины квантового выхода фотодеструкции от механического напряжения при облучении светом с можно объяснить тем, что в этих условиях активирующее влияние нагрузки на развитие свободнорадикаль-ных реакций, а также тормозящее её влияние на развитие реакции Норриша типа II компенсируют друг друга, что эквивалентно случаю о=0.
Опыты, проведённые при температуре 413 К, показали, что независимо от длины волны действующего света растягивающая нагрузка однотипно влияет на квантовый выход накопления фоторазрывов (рис.2).
Рис.2. Зависимость квантового выхода фоторазрывов от напряжения при температуре 413 К для образцов ПЭТФ при облучении УФ-светом: Х1=254 нм; 2- Х2=313 нм; 3- Х3=365 нм.
То есть в отличие от опытов при комнатной температуре в опытах при температуре 413 К, независимо от длины волны УФ-света, наблюдается ускоряющее действие нагрузки на кинетику накопления разрывов химических связей.
Эти результаты можно объяснить следующим образом. Поскольку облучение образцов при повышенных температурах проводилось на воздухе, то причиной ускорения квантового выхода фотодеструкции может быть интенсификация реакции фотоокисления полимера.
Поступило 19.02.2015 г.
ЛИТЕРАТУРА
1. Марголин А.А. Исследование фотостарения поликапроамида: Дис... к.х.н. - М., 1976,140 с.
2. Бобоев Т.Б. Фотомеханическое разрущение полимеров.- Душанбе: Матбуот, 2000, 241 с.
3. Ренби Б., Рабек Я. Фотодеструкция, фотоокисление, фотостабилизация полимеров.- М.: Мир, 1978, 274 с.
4. Гафуров У., Нова И.И. Конформационные переходы при деформации ориентированных волокон. -Механика полимеров, 1970, №1, с.170-171.
Т.Б.Бобоев, С.Дж.Гафуров, Ф.Х.Истамов, Х.Д.Дадаматов
САН^ИШИ КАНДАШАВИИ МОЛЕКУЛА^О ВА ЩСОБ НАМУДАНИ БАРОМАДИ КВАНТИИ ФОТОВАЙРОНШАВИИ ПОЛИЭТИЛЕНТЕРЕФТАЛАТ
Донишгоуи миллии Тоцикистон
Тахти таъсири борхои механикй дар хароратхои гуногун кандашавии молекулахо ва ба-ромади квантии фотовайроншавии ПЭТФ бо таъсири нурхои ултрабунафши дарозии мавчашон гуногун санчида шудааст.
Калима^ои калиди: теъдоди молекулами кандашуда - фотовайроншави-баромади кванти - нурхои ултрабунафш - полиэтилентерефталат.
T.B.Boboev, S.J.Gafurov, F.H.Istamov, H.D.DBdBmatov MOLECULE BREAKUP ESTIMATION AND QUANTUM OUTPUT РН0T0DESTRUCТI0N POLIETILEN TEREFTALATЕ
Tajik National University Under influence of spraining of the mechanical load at different temperature estimations number breakup of the molecules and quantum output рнotodestrucтiоn PET depending on actions UV-light of different wavelengths was conducted.
Key words: the number of breakup molecules - pnotodestruction - the quantum output - UV light -polietilen tereftalatе.
