Введение к работе
Актуальность. В мире ежегодно производится более 120 млн.т искусственных и синтетических полимеров и примерно столько же естественных. При таких масштабах производства вопросы качества выпускаемой продукции имеют первостепенное значение.
Одним из наиболее существенных недостатков всех полимерных материалов является их низкая светостойкость. Под действием света в полимере происходят разнообразные необратимые превращения, которые, в конечном счете, приводят к его разрушению, т.е. происходит их старение. Важность проблемы повышения светостойкости полимеров привела к появлению многочисленных работ по исследованию фотодеструкции и фотостабилизации полимеров. Большинство исследований в этом направлении посвящено фотодеструкции ненапряженных полимеров. Изучению особенностей действия УФ-света на структуру и свойства напряженных полимеров посвящено ограниченное число работ, хотя в реальных условиях эксплуатации полимеры подвергаются одновременному воздействию облучений и механической нагрузки. Среди них следует выделить работы Бобоева Т. и др., которые посвящены выяснению роли напряженного состояния в кинетике накопления продуктов радиационных повреждений в материале. Авторам удалось показать неоднотипное влияние растягивающей нагрузки на развитие фотодеструкции полимеров, хромофорные группы, у которых, расположены в основной цепи макромолекул.
В настоящей работе для выявления роли растягивающей нагрузки на развитие фотодеструкции исследования проводились на различных полимерах, отличающихся местом расположения хромофорных групп в макромолекуле. Систематические исследования в этом направлении позволяют выявить не только роль нагрузки в развитии различных фотохимических реакций, но и разрабатывать научно-обоснованные способы стабилизации полимеров от фотомеханической деструкции, что и определяет актуальность выбранного направления исследования.
Цель работы. Путем систематических исследований получить новую и достоверную информацию об особенностях влияния растягивающей нагрузки на кинетику фотодеструкции
полимеров, отличающихся расположением хромофоров в макромолекуле. Для достижений этой цели были поставлены следующие задачи:
-изучить влияние масштабного фактора на эффективность действия квантов УФ- света разной длины волны;
-выявить роль растягивающей нагрузки в процессе фотодеструкции полимеров:
а) хромофорная группа, у которых, расположена в
боковой части макромолекул;
б) хромофоры входят в их состав как примеси;
-разработать рекомендации по защите полимеров от
фотомеханической деструкции.
Научная новизна. -Показано неоднотипное влияние растягивающей нагрузки на развитие фотодеструкции полимеров, отличающихся местом расположения их хромофорных групп в полимерной цепи.
-Показано, что растягивающие напряжения могут ускорять фотораспад макромолекул, протекающих не только по реакции Норриша типа I, но и по реакции фотоокисления.
-Установлено, что растягивающее напряжение практически не оказывает влияния на процесс отщепления боковых функциональных групп.
-Показано, что предварительная термообработка полиэтилена низкой плотности (ПЭНП) в фиксированном состоянии может быть использована в качестве физического способа повышения его светостойкости.
-Установлено, что фуллерен С60 способствует улучшению механических свойств и повышению светостойкости полиметил-метакрилата (ПММА) и ПЭНП.
-Показано, что пренебрежение масштабным фактором -соотношением между толщиной образца и эффективной глубиной проникновения УФ-света, как правило, приводит к неверной интерпретации результатов опытов.
Практическая значимость. Результаты работы могут быть использованы в качестве руководства к прогнозированию свойств во времени и срока службы полимерных изделий, испытывающих одновременное воздействие УФ-света и механических нагрузок. Практическую значимость имеют также предложенные в работе физические и химические способы повышения светостойкости ряда полимеров. Кроме того, результаты работы могут быть
использованы при чтении спецкурсов по физике и физико-химии полимеров.
Защищаемые положения. -Особенности влияния растягивающей нагрузки на кинетику фотодеструкции полимеров, отличающихся местоположением хромофорных групп в макромолекулах.
-Механизм неоднотипного влияния нагрузки на развитие фотохимических реакций в полимерах в зависимости от условий испытания.
-Обоснование предложенного физического способа повышения светостойкости полиэтилена путем предварительного отжига в фиксированном состоянии.
Апробация работы. Основные результаты работы и выводы представлены и доложены на следующих научных конференциях: научная конференция, посвященная 1100-летию государства Саманидов, Душанбе 2000; апрельская научная конференция ТГНУ, Душанбе 2001; международная научная конференция «Старение и стабилизация полимеров», Душанбе 2002; научно-теоретическая конференция, посвящ. 80-летию г. Душанбе, 2004; научно-теоретическая конференция, посвящ. 60-летию победы в ВОВ, Душанбе, 2005; научная конференция «Современные проблемы физики конденсированных сред», Душанбе 2007.
Работа выполнена в соответствии с планом НИР, проводимых на физическом факультете ТНУ и зарегистрированных за номером №01.04. ТД 104.
Исследования по данной теме автор проводил в 1999-2009 годы в ТНУ. Все экспериментальные работы, обработка и анализ их результатов проводились лично автором.
Публикации. По результатам работы опубликовано 9 статей и 7 тезисов докладов, в том числе 6 в рецензируемых научных журналах.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка цитируемой литературы. Работа изложена на 122 страницах, включая 49 рисунков и 3 таблицы.
