Введение к работе
Актуальность темы
К числу приоритетных направлений развития науки, технологии и техники РФ относятся проблемы создания новых материалов для различных областей экономики, что и определяет актуальность расширения исследований в области разработки полимерматричных композитов с функциональными свойствами.
Создание композиционных материалов функционального назначения с повышенными эксплуатационными характеристиками может быть достигнуто направленным регулированием структуры и свойств полимерной матрицы, а также использованием эффективных дисперсных наполнителей или армирующих волокнистых систем. Для решения данной проблемы перспективным является и применение метода полимеризационного наполнения.
Особенно актуально повышение эксплуатационных свойств полимеров и композитов предлагаемыми методами для широко используемых, многотоннажных представителей полимеров, таких как полиамиды и фенолформальдегидные (ФФ) связующие. Среди широкого спектра полиамидов важнейшая роль отводится полиамиду 6 (ПА-6), значительная часть которого используется для производства изделий технического назначения.
В связи с этим целью настоящей работы являлись исследование и разработка процессов модификации ПА-6 и ФФ катионообменной матрицы, а также изучение технологических особенностей синтеза, структуры и свойств полимеризационно наполненного ПА-6 на основе технического полиакрилонитрильного жгутика (ПАН-ТЖ).
Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:
Разработка параметров синтеза и оценка основных свойств ФФ катионита, модифицированного фенольной смолой - побочным продуктом производства фенола.
Изучение возможности направленного регулирования структуры и свойств ПА-6 введением активных дисперсных наполнителей.
Исследование технологических особенностей синтеза полимеризационно наполненного ПА-6 на основе ПАН-ТЖ и изучение его структуры и свойств.
Выбор технологических решений по получению разработанных материалов и определение рациональных областей их применения.
Научная новизна работы заключается в том, что впервые:
проведены комплексные исследования по идентификации химического состава ФФ катионита, содержащего фенольную смолу, являющуюся побочным продуктом производства фенола;
показано структурирующие влияние тетратитаната калия (ТТК) на ПА-6, проявляющееся в значительном повышении степени кристалличности полиамида и уменьшении размеров кристаллитов;
отмечено замедляющее действие технического ПАН жгутика на процесс синтеза волокнонаполненного ПА-6 как при гидролитической, так и при катионной полимеризации капролактама, приводящее к снижению молекулярной массы синтезируемого полимера;
установлена возможность химического взаимодействия в системе полиамидная матрица / полиакрилонитрильный волокнистый наполнитель, обеспечивающего формирование нового полимерного материала с повышенными физико-механическими характеристиками.
Практическая значимость работы:
впервые синтезирован ФФ катионит, содержащий фенольную смолу -побочный продукт производства фенола, характеризующийся повышенной статической обменной емкостью и меньшей стоимостью за единицу обменной емкости;
методом катионной полимеризации получен модифицированный тетратитанатом калия ПА-6, отличающийся повышенной твердостью и необходимым уровнем физико-механических свойств;
синтезирован методом полимеризационного наполнения композиционный материал на основе ПА-6 и ПАН-ТЖ, с повышенной термо-и теплостойкостью;
предложена технологическая схема получения полимеризационно наполненного ПА-6 на основе волокнистого наполнителя.
Апробация результатов работы
Результаты работы были доложены на Международных и Всероссийских конференциях: III Международном конгрессе молодых ученых по химии и химической технологии (Москва, 2007); IV Международной конференции «Композит - 2007» (Саратов, 2007); Международном форуме по нанотехнологиям Rusnanotech 08 (Москва, 2008); Международной конференции «Славполиком» (Ялта, 2009).
Публикации
По теме диссертации опубликовано 7 печатных работ, в том числе 2 статьи в журналах рекомендованных ВАК РФ, получено положительное решение по заявке на патент.
Структура работы
Диссертация состоит из введения, литературного обзора, методической части и трех глав с результатами эксперимента, общих выводов, списка использованной литературы, приложений.
