Введение к работе
Актуальность. Широкое применение эластомеров связано с их уникальными механическими свойствами. Это, прежде всего, способность к большим обратимым деформациям при сравнительно небольших значениях модуля упругости, а также способность поглощать и рассеивать механическую энергию, которые проявляются в широком температурном интервале. Именно эти уникальные особенности механических свойств определяют то огромное значение, которое имеют эластомеры для современного машиностроения и других отраслей техники. Уровень технического прогресса в современном машиностроении и многих других отраслях промышленности можно характеризовать количеством' используемых эластомерных материалов. Непрерывно повышаются требования к их качеству, срокам службы и температурному интервалу, в котором они сохраняют работоспособность.
К эластомерам относятся также и термоэластопластыновые материалы, представляющие собой блок-сополимеры, жесткие блоки которых соединены физическими связями. Создание новых тер-моэластопластов, по комплексу высокоэластических свойств не уступающих обычным эластомерным материалам, позволит в будущем радикально решить вопросы технического прогресса резиновой промышленности, а также применения отходов производства и многократного использования эластомерных материалов.
Необходимо отметить, что исследованию структуры и тер
момеханических свойств, характера преобразования структуры кау-
чуков на молекулярном и надмолекулярном уровнях при внешних воз
действиях (механическое поле, тепло, облучение,'модификация и др).'
посвящено огромное количество работ. Они обобщены в трудах Карги-'
на В.А., Догадкина Б.А., Бартенева Г.М., Гуля BE, Донцова А.А., Бу-
хиной М.Ф., Бакеева Н.Ф., Волынского А.Л., Трелоара Л., Эндрюса Е.,
Туйчиева Ш., Саидова Д. и др. Однако вопросы микромёханйки каучу-
ков и каучукоподобных систем, а именно изучение поведения струк
турных элементов (оценка микротермоупругих констант) в сложных
условиях испытаний остались вне поля зрения исследователей?,Кроме''
того, остаются неизученными вопросы, связанные с исследованием
влияния сравнительно недавно синтезированных наноуглеродньіх мате
риалов (фуллерен Сб0 и его производные) на структуру и физические
свойства каучуков на макро- и микроуровнях и т.д. Исходя из этого ак
туальность выбранной темы исследования не вызывает никаких сомне
ний. : >
Цель работы заключается в детальном и систематическом исследовании термодеформационного поведения элементов структуры1 каучуков и каучукоподобных полимеров при воздействии на них внеш-
них факторов. Для достижения поставленной цели необходимо было решать следующие задачи:
-Выбор наиболее информативного метода исследования поведения структурных элементов каучуков при раздельном и комбинированном воздействии внешних факторов; разработка и создание специальных устройств, позволяющих проводить исследования образцов в сложных условиях испытания;
-'' -Исследование термодеформационного поведения элементов структуры кристаллизующихся и некристаллизутощихся каучуков и каучукоподобных систем при одноосном растяжении; оценка термоупругих констант структурных элементов и характера их изменения;
' - Исследование влияния гамма-облучения и допирования полимерной матрицы наноразмерными частицами на термодеформационное поведение структурных элементов и самих образцов из каучуков, а также других аморфных и кристаллизующихся полимеров. : -Изучение структуры и механических свойств полимерных композиций из смесей каучуков, установление корреляции между изменениями микронеоднородности структуры и механических свойств.
Научная новизна. ; "' ' -На основе исследования термодеформационного поведения элементов структуры аморфных и кристаллизующихся каучуков при одноосном растяжении произведена оценка величин тепловых и упругих констант (расширения и сжатия) неупорядоченных (аморфных) и упорядоченных (кристаллических) областей каучуков;
-Показано, что как рост дозы гамма-облучения, так и доли добавок наночастиц сопровождаются однотипными изменениями микроструктуры и макросвойств каучуков; механизм структурных превращений при растяжении также единообразен. Он включает процессы ориентации, плавления (разрушения) и рекристаллизации, которые присущи другим кристаллизующимся полимерам;
-Установлено, что для смесевых композиций каучуков характерны полимодальность распределения размеров микронеоднородностей типа пор и трещин; найдена корреляция между механическими свойствами и мультишетностыо распределения микронеоднородностей по размерам; -Показано, что пост-эффекты гамма-облучения и внедрения наночастиц влияют на начало развития кристаллизационных процессов в каучуках при одноосном растяжении и сдвигают его в сторону больших значений деформации;
-Показано, что при допировании аморфных и кристаллических полимеров наночастицами в зависимости от их концентрации возможны экстремальные изменения и/или сохранение механических свойств (прочности, удлинения, модуля упругости).
Практическая значимость. Результаты работы важны для прогнозирования свойств и работоспособности каучуков в сложных условиях испытатшй. Практическую значимость имеют также результаты работы по изучению микронеоднородности каучуков и их емесевых композиций, а также по влиянию наноразмерных частиц на механические показатели каучуков. Результаты работы могут быть использованы при чтении курса «Физики полимеров».
Защищаемые положения.
-Особенности явления тепловой деформации и упругости аморфных и кристаллических областей каучуков при термодеформационных испытаниях;
-Однотипность влияния внедренных наночастиц и гамма-облучения на характер развития деформационных процессов, изменение молекулярной и надмолекулярной структуры, следовательно, на механизм структурных превращений в каучуках;
-Установленная корреляция между полимодальностью спектра распределения размеров микродефектов и механическими свойствами смесевьгх каучуковых композиций;
-Общность в изменениях структуры и механических свойств аморфных и кристаллизующихся полимеров в зависимости от концентрации внедренных наночастиц (фуллереновой сажи, фуллерена С6о и наноалмазов).
Апробация работы. Основные результаты работы и выводы представлены и доложены на следующих конференциях: международной научно-технической конференции «Физико-химические исследования полупроводников, диэлектрических и композиционных материалов», Куляб, 2001; международной конференции по физике конденсированного состояния и экологических систем (ФКС и ЭС), посвященной 40-летию ФТИ им. С.У.Умарова АН РТ, Душанбе, 2004; научно-теоретической конференции ТНУ «Проблемы современной физики», посвященной 65-летию профессора Саидова Д.С., Душанбе, 2006; республиканской научной конференции «Химия: Исследование, преподавание, технология», посвященной Году образования и технических знаний, ТНУ, Душанбе, 2010; научной конференции «Проблемы современной химии координационных соединений», посвященной 60-летию профессора Аминджанова А.О., ТНУ, Душанбе, 2011; международной конференции ФНС-2011, Минск, 2011.
Работа выполнена в соответствии с планом НИР физического факультета ТНУ, зарегистрированных за номером №01.04.ТД 104.
Исследования по данной теме автор проводил в 2000-2010 годы в Таджикском национальном университете. Все экспериментальные работы, обработка полученных результатов проводились лично автором.
Публикации. По результатам работы опубликовано 7 статей и 12
тезисов докладов.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка цитируемой литературы. Работа изложена на 13 4 страницах, включая 46 рисунков и 15 таблиц.
