CC BY
26ЮЩА КАТЛАМЛИ ПОЛИМЕР МАТЕРИАЛЛАРНИНГ ДЕФОРМАЦИОН
ВА АНИЗОТРОПИК ХОССАЛАРИ
Махмудова Д.М.
Ходжаева Н.К.
Тошкент вилояти Чирчик давлат педагогика институти
Матякубов Б.М.
Узбекистон Миллий университети мустакил изланувчиси
АННОТАЦИЯ
Ушбу ишда юп;а катламли ламелляр ва фибрилляр тузилишга эга полиэтилен пленкаси ва ипк фиброини пилласининг деформацион узгаришларини оптик анизотропиясига богланиш конуниятлари тадкикот килинган. Тадкикот утказиш учун махсус "Механооптик" курилма йилган ва амалий кулланган. Тадкикотлар юпка катламли материалларнининг таркиби ва тузилишига боглик тарзда турли деформацион ва анизотропик хоссаларни намоён килиши курсатиб берган. Деформацион узайиш ва ориентация факторини, оптик анизотропияни ташки кучланиш таъсирига богланиш графиклари тузилган хдмда физик хрлатларни узгаришининг критик параметрлари аникланган.
Калит сузлар. Полиэтилен, фиброин, пленка, юпка катлам, деформация, оптик анизотропия.
DEFORMATION AND ANISOTROPIC PROPERTIES OF THICK LAYER
POLYMER MATERIALS
Makhmudova D.M.
Khodjaeva N.K.
Chirchik State Pedagogical Institute of Tashkent region Matyakubov B.M.
Independent researcher at the National University of Uzbekistan
ABSTRACT
In this study, the laws governing the relation of deformation changes of a polyethylene film with a thin-layer lamellar and fibrillar structure to the optical anisotropy of a silk fibroin cocoon were investigated. A special "Mechanooptic" device was used for the study. Studies have shown that thin-layer materials exhibit different deformation and anisotropic properties depending on their composition and structure. Graphs of correlation of deformation elongation and orientation factor, optical
anisotropy under the influence of external voltage are made and critical parameters of change of physical conditions are defined.
Keywords. Polyethylene, fibroin, film, thin layer, deformation, optical anisotropy.
КИРИШ
Полимер материалларни амалий кулланишида турли даражаларда кайтар ва кайтмас деформацион узгаришлар, деструкцион парчаланишлар кузатилади [1]. Бу жараёнлар куп жихатдан полимерларнинг материалларда изотроп (тартибсиз, аморф) ва анизотроп (тартибли, кристалланган, ламелляр, фибрилляр) холатларда булишига, материалларнинг шакли, юпка ва калинлигига боглик булиб, уларни тадкикот килиш ва максадли бошкариш усулларини яратиш мухим амалий ахамият касб этади [2, 3]. Бундай тадкикотларни амалга оширишда материалларнинг юпка катламли булиши мухимдир. Чунки бундай юпка материалларда руй берадиган деформацион узгаришларни макромолекулаларнинг ёки макромолекуляр фибриллалар ва толаларни изотроп-анизотроп холатларга алмашишини ёки механик чузишда узилишини оптик анизотропияси буйича поляризацион-оптик усуллардан фойдаланиб тадкикот килиш имкониятлари вужудга келади [4]. Буни амалга ошириш учун юпка катламли материалларни механик тарзда деформацион чузишни ва руй бераётган жараёнларни поляризацион-оптик тадкикот килиш имкониятини берадиган "Механооптик" курилмани йигиш ва амалий куллашни таказо этади [5].
Мазкур иш шу йуналишда бажарилган булиб, унда деформацион узгаришларни поляризацион-оптик назорат килиш учун "Механооптик" курилма йигилган. Ушбу курилма воситасида таркиби ламелляр ва фибрилляр устмолекуляр тузилишга эга юпка катламли полимер материаллар тадкикот килинган.
АДАБИЁТЛАР ТА^ЛИЛИ ВА МЕТОДОЛОГИЯ
Асосий тадкикот объектлари сифатида ламелляр устмолекуляр тузилишга эга полиэтилен (ПЭ) пленкаси ва фибрилляр устмолекуляр тузилишли ипак фиброини (ФБ) пилласи асосидаги юпка катламли нотукима материаллар танланган (1-расм). Пленка олинадиган полиэтилен (ПЭ) молекуласининг уртача нисбий массаси Mn = 200000 - 400000 диапазонида булиб, мономер звенолари -[СН2 - СН2]п- орасида куш боглар булмаганлиги туфайли улар бир бирига нисбатан жуда осн буралади ва термодинамик сегментининг узуплиги 1,6 нм ни ташкил этади [6]. Шу боис полиэтилен молекуласи ута эгилувчанликка эга ва молекулалари катланиб тартибли тахланиб калинлигин (L) бир неча нанометрдан
микронларда булган ламеллалар хосил килади хамда бир биридан "утиш занжирлари" билан ажратилган (ясси, пластинкасимон) катламли устмолекуляр структуралар хосил килади (2-расм).
1-расм. Полиэтилен пленкаси (а) ва ипак пилласи (б) фотосуратлари
Агар пленка механик тарзда чузилса, унда ламелляр катламлар физик холати узгариб, чузиш йуналиши буйлаб ориентирланиб тахланиши (3, а -расм) ёки ламелляр катламлар парчаланиб ориентацион холатга утиши (3,б-расм) хатто "фибрилляр" кристаллар хосил килиши мумкин.
Утиш занжири
2 -расм. Полиэтилен монокристаллининг микротографиси (а) ва унинг ламелляр
тузилишининг схематик куриниши (в)
Бундай "ламелляр - фибрилляр" утишларни берилаётган механик чузиш кучини, мухит иссиклик таъсири бошкариш мумкин. Ламелляр холатда пленка шаффоф ва оптик изотроп булса, фибрилляр холатда шаффофлиги кисман, баъзида туликлигича юкотилган ва оптик анизотроп холатга утади [7]. Ипак пилласи асосини фиброин толалари юпка нотукима материал сифатида ташкил этади, унинг сирти серицин ва мум-ёг катламлари коплаган булади. Пилла калинлиги 1
мм атрофида булган куп катламди материал, уни механик тарзда турли микро калинликларга эга ясси катламларга ажратиш мумкин. Бундан фаркли, ипак пилласи думолок шаклда булсада, аслида у ясси юпка материал ва калинлиги 1 мм дан ошмайди. Таркибида фибрилляр оксил - фиброин асосидаги микротолалар (калинлиги 7-10 мкм) узлуксиз тарзда "саккизсимон" куринишда тахланиб ясси нотукима хосил килган булади ва улар пилланинг 70 - 75 % ни ташкил этади. Фиброин толаларининг сирти глобуляр оксил - серицин билан копланган булади ва серициннинг микдори 25-30 % ташкил килади.
Механик чузиш йуналиши
а в
3-расм. Пленка механик чузишда ламелляр катламларни йуналишини узгартириб ориентирланиши (а) ва парчаланиб ориентацион холатга (в) утиши
Шунингдек, сиртда 3 -5 % гача мум-ёг хамда минераллар булиши мумкин. Серицин ва мум-ёг хамда минералларни сув - содали эритувчиларда юкори хароратларда (<100 оС) ювиб фиброин толалари ажратиб олинади. Фиброин молекуласи аминокислота колдикларининг кетма-кетлигидан иборат булиб, улар пептид боглар оркали холда бириккан булади. Унинг кимёвий формуласи C1зH2зN5O6 элементар звеносининг щртача молекуляр масси Мо = 345 га тенг хамда а-спиралли сегментининг узунлиги 100 -150 нм атрофида булади [8].
Ипак толада фиброин молекулаларининг устмолекуляр тузилиши фибрилляр Р-шаклдаги аморф-кристалл холатда булади (5-расм). Бунда Р-шакл, яъни кристалл кисмининг улиши - кристалланиш даражаси 40 - 70 % гача булиб, толанинг мустахкамлигини таъминласа, кристалланмаган - аморф кисми толанинг юкори эластиклик хоссасини беради.
а в
5-расм. Фиброин молекуласининг катламли тузилиши (а) ва Р-шакли (в))
Табиий ипак пилласини кайта ишлашда тахминан 30 % тола чикиндига чикади ва бу чикиндиларнинг асосини кимматли фиброин биополимери ташкил этиши, уларни кайта ишлаб турли хом ашё материаллар ва махсулотлар олишни долзарб вазифа сифатида такозо этади. Кайта ишлашда, аввалом бор, чикиндилардан фиброин толаларининг натив холатини саклаб колган холда ажратиб олиш, толаларнинг деструкциясиз эритиб фиброин эритмаларини тайёрлаш ва улардан турли структура ва хоссали материаллар шакллантириш амалга ошириш зарур булади. Хрзирда фиброин эритмаларидан кукунлар, сорбентлар, пленкалар, толалалар, нанотолалар, композитлар, нанокомпозитлар, копламалар каби материаллар, шунингдек, юпка катламли материаллар олиш борасида бир катор илмий тадкикот ишлари амалга оширилган булсада, хали бу борада жуда куплаб илмий изланишларни олиб бориш, кайта ишлашнинг комплекс усулларини ва технологияларни яратиш вазифалари долзарб илмий тадкикот вазифалардан булиб колмокда.
Бир томонлама деформацион чузишдаги анизотропия. Тадкикотлар утказиш учун ясси калинликлари ~50 мкм булган бир катламли полиэтилен пленкаси ва нотукима ипак пилласи танланди. Ушбу юпка пилла намунаси каланлиги 1 мм булган куп катламли ипак пилласидан ажратиб олинди. Унинг таркибини 70 % фиброин толалари (толани калинлиги 7-10 мкм) ва 30 % серицин оксили биоелим сифатида ташкил этади. Намуналар узунлиги 5 см ва эни 1 см хамда калинлиги 50 мкм ташкил этган. Полиэтилен пленка шаффоф булиб, улчашлар унинг калинлигини 50 мкм (улчаш хатолиги + 2 мкм) ва ундан утган пояризацион-оптик нурлар, яъни оддий (фо) ва гайри оддий (ф1) фарки Аф = фо -ф1 = 2о (улчаш хатолиги + 0,01о) ни ташкил этишини курсатди. Бундан куш нурни синдириш курсатгичи микдори Ап = Жф/180й = 0,56*10-4 *2о /180о*50*10-4 =
1,25*10-4 эканлигини курсатди. Ушбу пленканинг кристалланиш даражаси Скр = 40 - 50 % эканлиги рентгеноструктуравий тахлиллар усулида кайд этилган. Кристалланиш шакли ламинар типида (калинлиги 20 - 25 нм) ва полиэтилен оптик анизотропияси кичик булганлиги туфайли Аф фарк хам кичик булди [9].
Юпка ипак пилласи калинлиги хам 50 мкм (+ 3 мкм) булиб, ундан утаётган поляризацион-оптик нур фиброин толасида макромолекулаларнинг юкори даражада ориентацион тартибли кристалланган булганлиги туфайли юпка катламли материал ёркин оптик анизотропия намоён килади (6-расм).
6-расм. Фиброин толали юпка катламли материалнинг микрофотографияси
Бундай ипак материалда икки хил, яъни фиброин микротолаларининг хусусий оптик анизотропияси туфайли вужудга келган куш нур синиши эффекти (Лпфб) ва юпка ипак нотукима материалда анизотроп фиброин микротолаларнинг тартибсиз изотроп холатда жойлашганлиги туфайли намоён киладиган куш нурни синиш эффекти (Лпм) кузатилади. Алохида олинган фиброин толаси учун Лпфб = Жф/1Ш = 0,56*10-4*65о/180о*50*10-4 = 40,11*10-4 га тенг хамда юпка ипак материал учун Лпм = Жф/1Ш = 0,56*10-4*10°/Ш°*50*10-4 = 3,6*10-4 га тенг эканлиги аникланди. Бунда Аф нинг улчаш хатолиги + 0,01о.
"Механооптик" курилманинг механик кисмда намуна тасма учидан пастга вертикал йуналишда бир томонлама чузиш оркали ва симметрик, яъни икки томонлама чузиш оркали тадкикотлар утказилди. Оптик кисмда поляризацион кутбланган нур намуна тасмани перпендикуляр, яъни горизонтал йуналишда кесиб утади ва поляризацион микроскоп воситасида тасмада булаётган оптик анизотропик эффектлар визуаль кузатилади ва куш нурни синиши курсатгичи улчанади.
Механик кисмда амалга ошириладиган жараён 7-расмдаги чизма оркали тушунтирилади. Дастлабки А холатда параллеллопепидсимон тасмани учларида механиш кучланиш (а1 = а2 = 0) булмайди хамда унинг узунлиги (/Д эни (/2) ва калинлиги (<$), умуман тавсифли $>г = /2 х ^ юзаси, хажми V ва массаси узгармайди (8,а - расм). Сунг Б холатда, бир хил 1 см/мин тезлик да чузилади ва тасма учун о1 < о2 ^ 0 шарт бажарилади.
Тасма узунлиги буйлаб бир томондан деформацион чузила бошлайди ва параллеллопепидсимон (а) шакли конусимон (в) шаклга айланиб узлуксиз узайиб, ингичкалашиб боради ва маълум бир критик микдорга етганда узилади (8,в-расм). Конуссимон тасманинг узунлиги (¡1) маълум бир критик микдорга ¡1 = ¡иг етганда ¡2 — 0 ва й — 0 шарт бажарилади ва тасма узилади. Тавсифли 8г туртбурчак юза деформацион узгариш туфайли 8а = л(й/2)°'5 думалок юзага айланади. Деформацион чузишда тасманинг массаси узгармайди, аммо таркибий элементлар деформацион-ориентацион тартибланиб, зичлашади ва намунанинг хажми V кичрайиши кузатилади.
а Ь с
8-расм. Параллелопепидсимон тасмани (а) деформацион чузиш чизмаси: бир томонлама чузиш (в) ва симметрик чузиш (с)
Симметрик чузишда тасма икки томонлама карама карши томонга чузилади ва чузиш уки йуналишида буйлама майдони вужудга келади (8,с-расм). Буйлама майдонда макромолекулалалар ёки фибриллалар кучли механик оким буйлаб чузилади ва юкори ориентацион тарзда тартибланиб жипслашади.
Оптик кисмда намуна тасма (а) поляризатор (фО) ва анализатор (ф1) оралигида поляризацион (кутбланган) монохроматик нурга перпендикуляр урнатилади (9,а-расм). Нурнинг тулкин узунлиги А = 0,56*10-4 см булиб, ЖЗ-6 фильтр воситасида ажратиб олинади ва линзалар ёрдамида параллел нур дастасига айлантирилган тарзда бир чизикда поляроид, намуна, объектив, анализатор ва окуляр оркали утади. Нур поляриодда кутбланади, яъни оддий ва гайри оддий нурларга ажралади. Оддий нур намунанинг деформацион чузилиши, яъни шакли ва таркибий элементларини жойлашиш тартибини узгартириши туфайли маълум ф1 бурчакка бурилади ва бу оптик анизотропик эффект сифатида окуляр оркали визуаль кузатилади (9,в-расм). а б
9-расм.
Пленка тасманинг деформацион чузишда оптик анизотропиясини намоён булишининг принципиал чизмаси (а) ва унинг микрофотографияси (б)
Анализатор урнатилган махсус нанонусли лимб воситасида оддий ва гайри оддий нурлар уртасидаги фарклар, яъни оптик "кора" фон (фо) ва оптик анизотропиянинг марказидаги "ёркин" соха (ф1) уртасидаги фарклар (Аф) хамда окулярдаги микрошкала ёрдамида тасманинг калинлиги (<$) улчанди.
Механик ва оптик анизотропиялар узвийлиги. Юкорида кулланилган Лпм = ЛАф/180d куш нурни синиш курсатигини аниклаш формуласидан фойдаланиб, намуна тасманинг дастлабки холатдаги куш нурни синиш курсатгичини Лп0 = Жф(у/180й0 ва деформацион узгаришлар пайтидаги микдорини Лп= Жф/180^ деб олиб хисоблаб, уларнинг нисбати буйича ориентация фактори (Р), яъни анизотропик тавсифлари аникланди
Р = [(Ащ - Апу)/Ап]
0,5
(1)
Махсус йигилган "механооптик" курилмадан ва унинг улчаш методикасидан фойдаланилган холда Шуртан газ кимё мажмуаси завод лабораторияси термопласт автомат курилмада турли режимда шакллантирилган полиэтилен пленкалар анизотропик хоссалари тадкикот килинди. Юпка пленка намуналар олишда термопласт автоматнинг эни 20 см ва баландлиги 1 мм булган ясси тиркичли фильераси оркали 200 оС хароратда суюлтирилган полиэтиленни сикиб чикариш асосида шакллантирилаётган пленкани турли тезликда (убм) барабан-мотовилога ураб олиш принципидан фойдаланилган. Тажриба синовлар утказиш учун олинган пленканинг "эни" ва "буйи" йуналишида кенглиги /2 = 1 см ва узунлиги 7 см этиб тасма намуналар киркиб олинди. Ушбу намуналарнинг учларининг 1 см жойидан "механооптик" курилма туткичларига кистирилди ва намуна тасманинг деформацион чузиладиган ишчи кисми /1 = 5 см ни ташкил этиши таъминланди.
Бир жихатдан ушбу "механооптик" курилма стандарт "узиш машина" лари ва уларнинг умумий ишлаш принципи асосида йигилган. Шу боис "механооптик"
курилма улчаш курсатгичлари стандарт узиш машишаридан олинган натижалар билан калибровка килинди.
Намуналарни "буйи" ва "эни" буйича деформацион чузишда "узилиш мустахкамлиги" микдорлари (об, МПа ва ок, МПа) ва нисбий узайиш курсатгичлари (б6, % ва Бк, %) ва аникланди. Бунинг учун ГОСТ 14236-81 асосида куйидаги формулалардан фойдаланилди:
от = Р/Ла (2)
Бг = (МаЛ)100 (3)
бу ерда Рг - узилиш пайтида чузиш кучланиши, Н; Ла - намунанинг бошлангич
л
кундаланг кесими, мм ; А1аг - намунанинг узилиш пайтидаги узунлигини узгариши, мм; ¡а - намунанинг бошлангич узунлиги, мм. Мустахкамлик бирлиги Н/мм булиб, СИ тизими учун МПа деб олинди.
Тажрибалар Шуртан газ-кимё мажмуаси экструдерида уч хил (убм) режимда олинган ва турли калинликга (й) эга булган юпка пленка тасмаларда, уларни буйлама ва кундаланг йуналишларда "механооптик" курилманинг барабан-мотовилосини айланиш частотаси w =1 см/с деформацион чузиш принципида утказилди. Дастлаб, убм = 2 айл/мин режимда шакллантирилган ва калинлиги й = 50 мкм булган пленка рулоннинг буйи (а) ва эни (б) йуналишида киркиб тайёрланган намуналар билан тадкикотлар утказилганда, оптик анизотропик эффектларни хар иккала йуналишда деярли бир хил намоён булиши кузатилди (10-расм).
а б
10-расм. Пленка тасманинг буйи (а) ва эни (б) буйича деформацион чузишда кузатиладиган оптик анизотропиянинг микрофотографияси
Тасма чузилганда динамометр воситасида масса (т, кг) улчанди ва уни Ньютон
л
конунига биноан ^ = 9,81 м/с ) купайтириб, тасмага берилаётган куч (Р) аникланди. Ушбу кучни тасма кесими юзасига (я) булиб, тасмани буйлама ва кундаланг йуналишларига берилаётган кучланишлар (об, ок) топилди. Шу каби
тасмани буйлама ва кунгдаланг деформацион чузиб, узулгунча нисбий узайиши (бб, £к) аникланди. Шунингдек, намуналарнинг механик анизотропияси Ам= об/ок ва оптик анизотропияси Ао= Рб/Рк аникланди. Натижалар 1-жадвалда келтирилган.
1-жадвал. Юпка тасмаларнинг деформацион чузишдаги курсатгичлари
vбм, айл/ мин л, мкм Тасманинг узилишидаги курсатгичлари Ам Об/Ок Ао= Рб/Рк
Буйлама чузишда Кундаланг чузишда
Об, МПа % Рб Ок, МПа £к, % Рк
2,0 50 68 539 0,91 64 530 0,82 1,10 1,12
3,5 41 76 390 0,94 42 294 0,55 1,81 1,72
4,5 36 81 335 0,96 35 214 0,43 2,31 2,24
Натижаларни киёсий тахлил килиш, убм = 2 айл/мин тезлигида шакллантирилган пленка намуналари "буйи" ва "эни" буйича чузилганда "узилиш мустахкамлиги" микдорлари ва нисбий узайиш курсатгичлари бир бирига якин механик ва оптик анизотроплари 1,10 - 1,12 атрофидадир. Бу хол убм = 2 айл/мин режимда олинган пленкада макромолекуларни тартибсиз изотроп холатда шаклланганлигини курсатади. Намуналар деформацион чузилганда, уларнинг параллелопепид шаклидан конуссимон (призмасимон) шаклга утиши, унда макромолекулаларнинг деформацион-ориентацион тартибланиши туфайли анизотроп эффектлар намоён килиши кузатилди. Бу анизотропик эффектлар курсатгичларнинг намунани "буйи" ва "эни" буйича чузилганда деярли бир хиллиги ушбу пленкани изотроп эканлигини курсатди. Кейинги убм = 3,5 айл/мин ва убм = 4,5 айл/мин режимларда олинган пленка намуналар "буйи" ва "эни" буйича чузилганда, "эни" буйича курсатгичларни "буйи" буйича курсатгичларга нисбатан анча кичик булиши аникланди. Бу хол ушбу пленкаларни анизотроп, яъни улар шаклланаётганда макромолекулалар деформацион-ориентацион тартибланган холатга устмолекуляр структура хосил килганлигини курсатади. Демак, пленканинг анизотроп холатда булиши, уни олиниш пайтида хам, шунингдек, уни деформацион чузишда хам намоён булиши аникланди.
Юпка полимер материаллар, яъни пленка ва тасмалар бир томонлама деформацион чузилганда, уларда руй берадиган жараёнларни шартли тарзда икки типга ажратиш мумкин, яъни:
- биринчиси, материалнинг параллеллопепидсимон шаклини конуссимон шаклга айланиши булиб, бундай шакл узгариши анизотропик узгариш эмас.
- иккинчиси, материал таркибий элементлари - макромолекулалар, улар асосидаги аморф-кристалл устмолекуляр тузилишли ламеллалар, микро- ва нанофибриллалар, шунингдек, нанотолаларни деформацион-ориентацион тартибланиб, изотроп холатдан анизотроп холатга утишидир. Бунда макромолекулаларнинг физик холати ва устмолекуляр тузилишини узгартириши туфайли анизотроп эффектларни намоён килиши материалнинг асосий хоссаларидан хисобланади. Буни тадкикот килиш ута мухим булиб, молекуляр ва устмолекуляр даражада тадкикотлар олиб бориш ва анизотроп хоссаларни намоён булиши принципларини аниклаш учун "механооптик" курилмани такомиллаштириш зарур. Бунда параллелопепидсимон пленка тасманинг уртасидан поляризацион нурни перпендикуляр тарзда утиши ва икки учидан симметрик тарзда деформацион чузилиши мухимдир. Бундай ёндашиш амалга оширилганда, макромолекуляр ва устмакромолекуляр тузилишларни деформацион-ориентацион тартибланиши, анизотроп холатга утиши ва парчаланиши поляризацион оптик нурни пленка тасмага тушиб турган сохасида амалга ошади.
Симметрик чузишда деформацион анизотропия. Пленкада симметрик чузишда руй берадиган кучли деформацион узгаришлар оптик кузатиш сохасисидан чикиб кетмаган холда буйлама ук буйича тортилади. Бунда тасмадаги жараён визуаль тарзда кузатилади ва оптик анизотропик курсатгичлар юкори аникликда улчанади.
Пленка шакллантириш экструдерида убм = 2 айл/мин режимда олинган, калинлиги й = 50 мкм булган изотроп полиэтилен пленка тасмани симметрик тарзда w = 1 см/с режимда баркарор чузилган. Нисбий узайишни (б6) чузиш кучланиши (об) богланиши график тарзда тахлил этилганда 3 та тавсифли деформацион узгариш соха намоён булиши аникланди (11-расм). 1- ва 3-сохадаги эффектлар тасманинг хажмий деформацион чузилиши амалга ошишганлиги билан изохланади. 2 - сохада тасманинг ички молекуляр сегментал узгаришлари, яъни аморф макромолекулаларнинг деформацион-ориентацион тартибланиши чузиш кучланишнинг нисбатан камрок сарфланиши хисобига анизотроп холатга утиши амалга ошганлиги билан эътироф этилади.
«SCIENTIFIC PROGRESS» Scientific Journal ISSN: 2181-1601 ///// \\\\\ Volume: 1, ISSUE: 3
11-расм. Полиэтилен пленка тасмани нисбий деформацион узайишини (£б) чузиш
кучланишга (об) богланиш графиги
Шунингдек, ушбу тажрибаларни утказишда деформацион чузиш жараёни "механооптик" курилманинг поляризацион-оптик тизими оркали назорат килинди ва юкорида кузатилган 3 та тавсифли соханинг оптик анизотропик эффектлар улчаниб, ориентация факторини (в) чузиш кучланишга (об) богланиш графиги тузилди (12-расм). Бу графикда хам учта тавсифли соха мавжуд булиб, уларнинг бир биридан оптик анизотропиясини ва ориентация факторининг микдорларини турлича эканлиги билан фаркланиши кузатилди.
1 п
Р0,8
0,6 :
0,4 -0,2
0 1—.—.—.—.—I—.—.—.—.—,
0 50 о, МП
12-расм. Полиэтилен пленка тасмани ориентациия факторини (в) чузиш
кучланишга (об) богланиш графиги
Бевосита кузатилган ушбу оптик анизотропик эффектларни ифодаловчи микрофотосуратлар 13-расмда келтирилган. Тадкикотларда деформацион чузиш йуналишига перпендикуляр тарзда пленкани катламга ажралиши ва ажралган жойидан симметрик равишда юпкалашиб, узайиши кузатилди. Тасманинг катламга ажралиб, юпкалашган жойи нисбатан купрок шаффоф, оптик анизотропияси ёркинрок эканлиги аникланди. Буни улчаш натижалари асосида оптик анизотропиянинг кучланишига богликлиги аникланган. Тасма деформацион чузилиб, узилиш чегарасига якинлашганда оптик анизотропиянинг турли рангли Ньютон дифракцион тасвирлари йуколиб, ёркин ок рангли тусга
www.scientificprogress.uz
«SCIENTIFIC PROGRESS» Scientific Journal ISSN: 2181-1601 ///// \\\\\ Volume: 1, ISSUE: 3
утади ва ориентация фактори ß > 0,9 дан ошади. асманинг узилиш моментида ß > 0,95 катта булади. Бунда тасманинг ёркин ок рангга утиши Ньютон призмасига хос дифракцион эффектни кузатилмай колганлиги, яъни макромолекулаларнинг юкори даражада ёйилиб, ростланиб, ориентацион жипслашланганлигидир.. Бунга асосий сабаб деформацион чузишнинг юкори боскичларида тасманинг энини торайиб бориши туфайли макромолекулалар зичлашиши хамдир.
Шундай килиб, юпка пленка тасма симметрик тарзда деформацион чузилганда чузиш кучланишига боглик холда тасма таркибий элементлари кучли деформацион узгаришни намоён килиши, катламларга ажралиши ва парчаланиши амалга ошиши аникланди. Жараён амалга ошиши, яъни нисбий узайишни чузиш кучланишига богликлиги синхрон тарзда, яъни параллел равишда оптик анизотропик эффектлари чузиш кучланишига боглик узгаришини курсатди. Бу хол оптик анизотропик эффектларни материалларда руй берадиган деформацион узгаришларни бевосита назорат килиш ва илмий тадкикот килиш имкониятларини курсатди.
А) чузиш кучланиши аб = 10 МПа нисбий узайиш еб = 80 %
B) чузиш кучланиши об = 20 МПа нисбий узайиш еб = 100 %
C) Деформацион чузишда пленка тасма ламелляр кристалл структурасининг парчаланиб, деформацион-ориентацион
тартибланишини чизмаси
D) Тасманинг узилиш моментидаги оптик анизотропияси микфотографияси
www.scientificprogress.uz
13-расм. Полиэтилен тасмани симметрик чузишда оптик анизотропиясини намоён булиши (А), катламларга ажралиши (В) ва унинг чизмаси (С) хдмда узилиш моментидаги оптик анизотропиясининг (Э) микрофотографияси
Шундай килиб, юпка полимер пленка тасмаларни деформацион узгаришлар поляризацион-оптик хоссаларга богликлигининг принципиал жихдтлари курсатиб берилди. Бир томонлама ва симметрик тарзда тасмаларни деформацион чузишини ва унинг боглик механик ва оптик анизотропик эффектлар тадкикот килиш учун 2 хил вариантда ва турли режимларда ишлайдиган "механооптик" курилмани йигиш ва амалий куллаш жихдтлари курсатиб берилди.
Микро- ва нанотолали материаллар анизотропияси. Тадкикот олиб бориш учун фиброиннинг микротолали (МТ) ва нанотолали (НТ) юпка катламли (калинлиги 50 мкм) нотукима материаллари танланди ва улардан узунлиги 4 см ва эни 1 см булган намуналар тайёрланди. Тадкикотлар "механооптик" курилмада намуналарнинг 1 см/мин тезликда симметрик чузишдаги деформацион узгаришлари оптик анизотропиясини назорат килиш оркали амалга оширилди. Намуналарпнинг деформацион узгариши, яъни нисбий узайиши (е) то уларни механик тарзда узилиб кетгунча кадар олиб борилди. Жараён бевосита поляризацион-оптик тизим ёрдамида куш нурни синиши буйича фазалар фаркини (Аф) хдр 0,5 см узайишда улчаш принципида олиб борилди. Намуналарнинг оптик анизотропиясини узгаришини ифодаловчи микрофототасвирлар 14-расмда келтирилган. Нисбий узайиш е > 100 % дан ошганда сунг микротолали ва нанотолали юпка материалларда чузишдаги узилиш эффекти кузатилди. Аммо 0 > е > 100 % оралик диапазонда улчанган (Аф) нинг микдорлари асосида ориентация фактори (в) хдсобланди.
14-расм. Фиброиннинг микро- ва нанотолали материалларини микрофото-графиялари: 1 - МТМ в = 0%; 1* - МТМ в = 100%; 2 - МТМ в = 0%; 2* - МТМ в
= 100%;
Натижалар асосида намуналарнинг ориентация факторини (в) нисбий узайишга (в) богланиш графиги тузилди (15-расм).
1 -, Р 0,80,6 -0,4 -0,2 0
0
50
в, %
100
15-расм. Ориентация факторини (в) нисбий узайишга (в) богланиш графиги: а -фиброин микротолали материал; б - фиброин нанотолали материал. Графиклар тугри чизикли куринишга эга булиб, улар нисбий узайишни оптик ориентация фактори, яъни оптик анизотропияга пропорционал тарзда узгариши ифодалайди.
ХУЛОСА
Тадкикотлар асосида юпка катламли материалларнинг деформацион узгаришларини оптик анизлотропияси буйича тадкикот килиш учун махсус "механооптик" курилма йигилган. Экструдернинг убм = 2 айл/мин тезлик режимида олинган пленкалар "буйи" ва "эни" буйича деярли бир хил 530 % нисбий узайиб, чузиш кучланиши 68 МПа етганда механик тарзда узилган хдмда механик ва оптик анизотропияси курсатгичлари 1,12 ташкил этган. Бу пленканинг изотроп эканлигини курсатган. убм = 4,5 айл/мин тезлик режимида олинган пленкалар буйи буйича 335 % ва эни буйича 214% нисбий узайган холда узилган хдмда анизотропик курсатгичлари 2,31 ташкил этган ва пленканинг анизотроп материал эканлиги курсатиб берилган.
Юпка катламли полиэтилен тасмалар симметрик тарзда чузилганда намуннанинг ички аморф-кристалл структураси парчаланиб, юкори эластиклик холатга утиши, нисбий узайиши ва узилишининг критик параметрлари оптик анизотпропик эффектларини назорат килиш оркали аникланган. Механик кучланиш аб = 10 МПа етгунга кадар намунани нисбий узайиш, аб = 10 - 60 МПа
диапазонида юкори эластиклик намоён килиши ва сгб > 80 МПа сохдда тасман узилиб кетиши аникланган.
Фиброин асосли микро- ва нанотолали юпка нотукима материалларнинг деформацион узайиши ва оптик анизотропик курсатгичи уртасида чизикли богланиш мавжудлиги аникланган.
REFERENCES
1. William D. Callister Jr. Materials Sciences and Engineering. An Introduction. John Wiley & Sons. Ins. 2008. - P. 1000.
2. Mustafa Akay. Introduction to Polymer Science and Technology & Ventus Publishing ApS, 2012, - P.169.
3. Сафонова Л.А., Боброва М.М., Агапова О.И., Архипова А.Ю., Гончаренко А.В., Агапов И.И. Пленки на основе фиброина шелка для заживления полнослойной раны кожи у крыс. Вестник трансплантологии и искусственных органов. 2016;18(3):74-84. https://doi.org/10.15825/1995-1191-2016-3-74-84
4. И.Е. Скалецкая, Е.К. Скалецкий, В.Т. Прокопенко, Е.М. Никущенко Поляризационно-оптические методы исследования - Санкт-Петербург: СПб: Университет ИТМО, 2015, - 142 с.
5. Грищенко А. Е. Механооптика полимеров. — Санкт-Петербург: Издательство Санкт-Петербургского университета, 1996. — 193 с. — ISBN 5-28801278-4.
6. Розова, И. С. Курындин, В. К. Лаврентьев, Г. К. Ельяшевич Структура и механические свойства пористых пленок из полиэтилена различной молекулярной массы // Высокомолек. соед., Серия А, 2013, том 55, № 10, с. 1255-1262.
7. Панов Ю.Т., Чижова Л.А., Ермолаева Е.В. Современные методы переработки полимерных материалов. Экструзия. Литье под давлением: учеб. пособие. - Владимир : Изд-во ВлГУ, 2013. - 128 с.
8. Leng-Duei Kohac, Yuan Chengb, Choon-Peng Tenga. Structures, mechanical properties and applications of silk fibroin materials //Progress in Polymer Science. -2015. V. 56. P. 86-110.
9. Калиниченко Н.П. Визуальный и измерительный контроль: учебное пособие для подготовки специалистов I, II и III уровня / Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2009. - 300 с.
