Введение к работе
Актуальность работы. Композиции на основе смесей полимеров, включающих ПВХ, обладают радом ценных свойств, но имеют пониженную термоустойчивость. Систематических исследований в области химических превращений ПВХ в полимерных смесях практически нет, а отсутствие фундаментальной информации ограничивает возможность прогнозирования термической устойчивости полимерных композиций на основе ПВХ и требует проведения длительных, трудоемких исіштаннй, моделирующих условия переработки, эксплуатации и хранения материалов. В связи с этим, исследования деструктивных превращений ПВХ в полимерных смесях представляется научно значимой и актуальной задачей.
Настоящая работа выполнялась как часть фундаментальных исследований Баппаїрского гостниверентета, проводимых в соответствии с планами НИР в 1998-2000 гг. по теме: «Исследование струтаурно-физических эффектов в процессе деструкшш галопдеодерлащих полимеров» (№ ГР-01980007470), с МНТП «Перспективные материалы» Министерства образования РФ на 1998-1999 гг. (№ ГР-01990003106) и программой «Научные исследования высшей школы в области новых материалов» (раздел «Перспективные полимерные материалы со специальными свойствами») Министерства образования РФ на 2000-2001 гг. Научные исследования проводились при поддержке Федеральной целевой программы «Государственная поддержка ингеграции высшего образования и фундаментальной науки на 1997-2000 гг.»
Целью исследования являлось установление общих закономерностей термораспада ПВХ в смесях с полимерами различной химической природы и выявление вклада структурных эффектов в процесс деструкгавньк превращений ПВХ В работе ставились и решались следующие конкретные задачи:
в исследовании деструкции индивидуального ПВХ в растворе: 1)разработка подходов к описанию кинетики деструктивных превращений ПВХ с позиций протекания процессов ассоциации макромолекул; 2)выявление вклада образования неравновесных структур в кинетику деструкции ПВХ;
в исследовании деструкции полимерных смесей: 1)оценка влияния на термическую стабильность ПВХ химической природы и устойчивости второго полимера; 2) выявление роли предыстории формирования полимерной композиции на скорость дегадрохлорирования ПВХ в смеси; 3) определение вклада переходных слоев в гетерогенных полимер-полимерных системах в кинетику процесса деструкции ПВХ.
Основное внимание было уделено смесям ПВХ со следующими классами полимеров: полимерами и сополимерами олефинов (полиэтилен, полипропилен, сополимеры этилена-пропилена, полиизобутилея); полимерами и сополимерами диенов с акршюннтрнлом, стиролом и метилметакрилатом (ЦБ, СКН-18, СКН-26, СКН-40, ДСТ-30, БС-45, МБС, АБС); виниловыми полимерами (ПММА, ПС).
Научяая новизна. Впервые систематическими исследованиями деструктивных превращений ПВХ в растворе и в смесях с другими полимерами установлена роль структурных эффектов в вопросах термоустойчивости ПВХ. Показано, что концентрационная зависимость скорости дегидро-хлорирования ПВХ в растворе определяется протеканием процессов ассоциации макромолекул. Определено, что формирующаяся всей совокупностью процессов взаимодействия полимера и растворителя физическая структура образцов, оказывает значительное влияние на термораспад ПВХ не только в области разбавленных и полуразбавленных растворов, но и как
пост-эффект при полном удалении растворителя. Показано, что наиболее вероятной причиной изменения термостабильности пленочных образцов ПВХ является заторможенность процессов релаксации неравновесных структур, возникающих при формировании твердых полимерных образцов из достаточно концентрированных растворов.
Высказано предположение, что образование размытых переходных слоев при ярко выраженной микрогетерогенности смесей на основе ПВХ получаемых при использовании, третьего компонента (растворителя) или в условиях механических воздействий, приводит к неравновесности смесей, что находит свое отражение в изменении кинетики дегидрохлорированияПВХ Выявлена роль природы используемого растворителя в строении переходного слоя.
Установлено, что в зависимости от способа совмещения полимерной смеси, предопределяющего степень взаимодействия компонентов, а также размер межфазного переходного слоя, тер&юусгоіянвость ПВХ в смеси может существенно ігзменяться, даже в случае использования в качестве второго полимера химически инертных по отношению к нему вторых полимеров.
Практическая значимость. Разработаны методические аспекты исследования деструкции ПВХ и его смесей с применением современных физических методов исследований полимеров.
Полученная фундаментальная информация о термической деструкции ПВХ и его смесей может быть использована 1)в процессах переработки и получения полимерных композиций; 2)при разработке прішгяпиально новых подходов к повышению стабильности ШХ-композиций с точки зрения регулирования их сгр)тсгурного состояния; 3)при прогнозирования сроков службы материалов на основе смесей полимеров.
Найденные особенности влияния структурного состояния на химические превращения ПВХ в полимерных смесях могут быть распростране-
4 ны на закономерности процессов деструкции большого числа полимеров другой химической природы, распадающихся по сходному механизму -сополимеров винилхлорида, поливинилового спирта, полнвшшдфторида, поливинилацстата, их сополимерам.
Апробация работы. Основные результаты работы были обсуждены на Всесоюзной на\чно-гграктической конференции «Поливинилхлорид-91» (г. Дзержинск, 1991г.); на межотраслевой научной конференций «Полимерные материалы и технологические процессы изготовления изделий из них» (г. Москва, 1991г.); на Всероссийской конференции «Переработка полимерных материалов в изделия» (г.Ижевск, 1993г.); на I, И, Ш и IV Всероссийских научных конференциях «Структура и динамика молекулярных систем» (Йошкар-Ола-Казань-Москва, Яльчик, 1996, 1997, 1998, 1999 г.); на Международной научно-технической конференции «Полимерные композиты 98» (Гомель, 1998г.); на Международной конференции «Композиционные материалы в промьшшенности» (Киев, 1999 г.); на V Международной конференции по интенсификашш нефтехимических процессов "Нефтехимия-99" (Нижнекамск, 1999г.); на Первых Воскресенских чтениях «Полимеры в строительстве» (Казань 1999г.); на международной научной конференции «lS.International Mark H.F.Simposium» (Вена, 1999 г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 36 статьи в ведущих российских и зарубежных журналах.
Структура диссертации.
Диссертация изложена на 270 страницах машинописного текста, содержит 130 рисунков и 15 таблиц. Список цитируемой литературы состоит из 202 наименований.