Введение к работе
Актуальность работы. Среди конструкционных полимеров все большее практическое значение приобретают полибутилентерефталаты и композиционные материалы на их основе, обладающие комплексом ценных свойств, что позволяет их применение в различных отраслях экономики. Вместе с тем полибутилентерефталаты во многих случаях нуждаются в повышении стойкости к агрессивным средам, ударной вязкости, стабильности расплава и др. Полярные молекулы агрессивных сред, проникая в матрицу полибутилентерефталата, значительно изменяют молекулярную подвижность, спектр релаксационных процессов, что в конечном итоге существенно понижает весь комплекс исходных физико-химических свойств. В то же время известно, что полиолефины, и в частности полиэтилен высокой плотности, весьма устойчивы к агрессивным средам. В связи с этим повышение уровня отмеченных свойств полибутилентерефталата, путем его совмещения с полиолефинами, является перспективным. Для таких смесей характерна гетерогенность структуры часто с относительно слабой межфазной адгезией и низкой совместимостью. Известно, что физико-химическое взаимодействие поверхностей фаз контролирует уровень комплекса свойств. Реологические, диффузионно-сорбционные и др. свойства полимер-полимерных смесей определяются степенью смачивания и силами адгезии. Эти положения хорошо реализуются в термодинамически совместимых полимерах. Однако такие смеси, даже в пределах одного класса полимеров, встречаются крайне редко. В то же время многочисленные научно-прикладные работы показывают возможность эффективной модификации полимеров, в том числе и полибутилентерефталатов, при ограниченной термодинамической совместимости компонентов. В этом случае реализуется технологическая совместимость, позволяющая направленное изменение конкретных свойств. Такая модификация представляется перспективной и для полимер-полимерных смесей на основе полибутилентерефталатов и полиэтиленов. Сочетание конструкционных свойств полибутилентерефталатов с высокой химической стойкостью и хорошими реологическими свойствами полиэтиленов позволяет добиться получения полибутилентерефталатных композитов с повышенной стойкостью к агрессивным средам, ударной прочностью.
Цель работы – разработка и исследование полимер-полимерных смесей на основе полибутилентерефталата (ПБТ) и полиэтилена высокой плотности (ПЭВП) с целью повышения стойкости к жидким агрессивным средам. Кроме того, разработанные смеси должны обладать более высокой ударной вязкостью. В соответствии с поставленной целью решались следующие конкретные задачи:
исследование влияния водных растворов минеральных кислот и оснований: HNO3, HCl, H2SO4, NaOH на механические, реологические, термические и электрические свойства ПБТ и полимер-полимерных композиций ПБТ – ПЭВП в процессе экспонирования;
разработка критериев для оценки влияния жидких агрессивных сред на физико-химические свойства полибутилентерефталата и полимер-полимерных композиций на основе ПБТ и ПЭВП;
оптимизация состава полимер-полимерных композиций с целью повышения стойкости в агрессивных средах.
Научная новизна. Изучено влияние жидких сред: водных растворов азотной, соляной, серной кислот и гидроксида натрия на физико-химические свойства полимер-полимерных композиции ПБТ – ПЭВП в процессе длительного экспонирования в этих средах. Определен оптимальный состав полимерных композиций ПБТ – ПЭВП, демонстрирующих высокую технологическую совместимость и стойкость к жидким агрессивным средам. Разработана методика оценки влияния жидких агрессивных сред на ПБТ и композиции ПБТ – ПЭВП в процессе длительного экспонирования, основанная на характере изменения термических свойств последних.
Практическая значимость работы. В результате проведенных исследований получены полимерные композиции ПБТ – ПЭВП с хорошей технологической совместимостью и стойкостью к агрессивным средам. Кроме того, такие композиции обладают более высокой ударной вязкостью по сравнению с исходным полибутилентерефталатом. Разработанные полимерные композиции могут быть рекомендованы в производстве изделий химической промышленности, автомобилестроения и др. отраслях экономики.
Положения, выносимые на защиту:
разработка полимерных материалов на основе полимер-полимерной смеси ПБТ – ПЭВП с хорошей технологической совместимостью, обеспечивающей необходимый уровень физико-химических свойств;
анализ результатов динамики изменения физико-механических, реологических, электрических и термических свойств, структурных изменений в полимер-полимерных смесях ПБТ – ПЭВП в процессе экспонирования в 10%-х водных растворах HCl, HNO3, H2SO4, NaOH;
анализ динамики изменения физико-химических свойств композитов на основе наблюдаемых структурных трансформаций.
Апробация работы. Основные результаты работы доложены и обсуждены на Всероссийской научно-практической конференции «Новые полимерные композиционные материалы» (г. Нальчик, 2005г.); Всероссийской научно-практической конференции «Экологическая ситуация на Северном Кавказе: проблемы и пути их решения» (г. Грозный, 2007г.); I Форуме молодых ученых Юга России и I Всероссийской конференции молодых ученых «Наука и устойчивое развитие» (г. Нальчик, 2007 г.); Всероссийской научно-практической конференции «Новые полимерные композиционные материалы» (г. Нальчик, 2007 г.); IV Международной научно-практической конференции «Новые полимерные композиционные материалы» (г. Нальчик, 2008 г.); VI Международной научно-технической конференции «Современные инструментальные системы, информационные технологии и инновации» (г. Курск, 2008 г.); VI Международной научно-практической конференции «Новые полимерные композиционные материалы» (г. Нальчик, 2010); VII Международной научно-технической конференции «Новые полимерные композиционные материалы» (г. Нальчик, 2011 г.).
Публикации. Основные результаты исследований изложены в 8 опубликованных научных работах, в том числе 1 статья в рецензируемом журнале.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трех глав и изложена на 140 стр., содержит 34 рисунка, 13 таблиц, выводов и список литературы и 158 наименований.
Похожие диссертации на Влияние агрессивных сред на физико-химические свойства полибутилентерефталата, модифицированного полиэтиленом высокой плотности
