Температурна залежність мікроструктур них параметрів і фрактальних вимірностей для ПВХ

Енергетичну жорсткість макромолекул ПВХ визначали згідно підходів запропонованих у роботах [64, 65] і температурна залежність s подана в таблиці 3.3. За іншим підходом значення L_c можна визначити на основі значень d_f і d_Д як [66]:

. (3.57)

Порівняння цих значень обчислених на основі співвідношень (3.56) і (3.57) показують, що вони близькі між собою, а аналіз температурної залежності засвідчує зменшення L_c з ростом Т. Такий характер залежності L_c вказує не тільки на зменшення енергетичної жорсткості структурних елементів макромолекул ПВХ, але й збільшення ймовірності руйнування кластерів при зростанні температури.

Наноструктурний підхід до опису морфологічних особливостей лінійних аморфних полімерів вказує на те, що вони є самоподібними, а тому процеси рухливості структурних елементів макромолекул ПВХ, як в кластерах так і в розпушених областях, проаналізуємо в рамках теорії самоподібних стохастичних систем [67, 68]. Відповідно до неї коефіцієнт дифузії структурних елементів макромолекул ПВХ визначається як:

. (3.58)

Рис. 3.6. Залежність коефіцієнта дифузії від лінійних розмірів структурних елементів макромолекул з показниками -0,74 (1); -0,70 (2)

Аналіз цих залежностей (рис. 3.6) показує, що в межах кластерів, коли довжина структурних одиниць незначна (1,5–2 ) коефіцієнт дифузії для них значний і зростає в температурному діапазоні b і a-переходів. Аналогічна картина спостерігається і для таких же структурних елементів, що перебувають в міжкластерних областях. Коефіцієнт дифузії для сегментів макромолекул, що перебувають в кластерах і міжкластерних областях, зменшується тобто рухливість самих наноструктурних утворень утруднена. Рухливість об’єднання кластерів, як єдиного цілого (x = L_c) дуже утруднена в розпушеній матриці. Зростання температури не зумовлює зростання рухливості таких структуроутворень, хоч і їх лінійні розміри змінюються.

ВИСНОВКИ

У межах фрактального підходу та кластерної моделі аморфних полімерів досліджені процеси структуроутворення в аморфних лінійних полімерах та визначено їх вплив на фізичні властивості систем. На основі проведених досліджень зроблені наступні висновки:

1. Встановлено, що коефіцієнт Пуассона є функцією вмісту наповнювача в системі і залежить від дії температурного поля. Найбільш суттєві зміни коефіцієнта Пуассона спостерігаються в області малого вмісту наповнювача (0,1-0,5 об.%), що зумовлено інтенсивністю формування межових шарів.

2. Визначені фрактальні розмірності структуроутворень для кластерної моделі аморфного стану полімерів. Показано, що аморфний полімер можна розглядати як трьохкомпонентну модель кластер-перехідна межа-розпушена область.

3. Використання нанорозмірних підходів до аналізу процесів структуроутворення в лінійних аморфних полімерах дозволяє використовувати мікрокомпозитні моделі для визначення в’язкопружних властивостей компонентів кластерної моделі аморфного стану. Крім того, такі підходи дозволяють проаналізувати процеси рухливості структурних елементів макромолекул, що перебувають в різних надмолекулярних утвореннях. Перспективним напрямком досліджень є вивчення питання коливання кластерів, як структуроутворень одномірного кристалу в розпушеній матриці (міжкластерних областях) полімеру.

ЛІТЕРАТУРА

1. Каргин В.А. Краткие очерки по физико-химии полимеров/ В.А. Каргин, Г.Л. Слонимский. – Москва: Химия, 1967. – 170 с.

2. Лазарев В.Б. Синергетика и фрактальная термомеханика неорганических материалов. ІІІ Фрактальная термомеханика разрушения твердых тел/ В.Б. Лазарев, А.С. Беланкин, А.Д. Изотов// Неорганические материалы. – 1993. – Т.29, №8. – С.1027-1045.

3. Flory P. Principles of polymer chemistry/ P.Flory – Ithaka: Cornell univ. press, 1957 – 627 p.

4. Yeh G.S.Y. A structural study model for the amorphous of polymers: folded-chain fringed micellar grain model/ G.S.Y.Yeh// Ibid. – 1972. – V.6, №3. – Р.465-478.

5. Klement J. Deformation and annealing behaviour. I. Polyethylene terephtalate films/ J. Klement, P.H. Geil// J. Macromol. Sci. – 1971. – V.5, №3. – Р.505-534.

6. Арисаков С.А. Надмолекулярная структура аморфных полимеров/ С.А. Арисаков, Н.Ф. Бакеев, В.А. Кабанов// Высокомолекулярные соединения. – 1973. – Т.15(А), №5. – С.1154-1167.

7. Robertson R.E. Polymer order and polymer density/ R.E. Robertson// J. Phys. Chem. – 1965. – V.69, №5. – P.1575-1578.

8. О складывании макромолекул в блочных полимерах/ В.П. Привалко, Ю.В. Пасечник, Л.И. Безрук [и др.]// Высокомолекулярные соединения. – 1973. – Т.15(Б), №5. – С.381-386.

9. Липатов Ю.С. О складывании макромолекул в блочных полимерах: Структура зацеплений в аморфных полимерах/ Ю.С. Липатов, В.П. Привалко// Высокомолекулярные соединения. – 1974. – Т.16(А), №7. – С.1562-1569.

10. Липатов Ю.С.О возможности складывания макромолекул в аморфных полимерах/ Ю.С. Липатов, В.П. Привалко// Высокомолекулярные соединения. – 1976. – Т.18(А), №5. – С.991-996.

11. Lipatov Yu. Entanglement concept and chain conformations in bulk amorphous polymer/ Yu. Lipatov, V. Privalko// Macromol. Chem. – 1974. – V.175. – P.641-654.

12. Белоусов В.Н. Механические свойства стеклообразного полисульфона/ В.Н. Белоусов, А.К. Микитаев// Высокомолекулярные соединения. – 1989. – Т.31(А), №3. – С.482-485.

13. Зацепления в стеклообразных линейных аморфных полимерах/ В.Н. Белоусов, Г.В. Козлов, Ю.С. Липатов [и др.]// Доклады АН СССР. – 1990. – Т.313, №3. – С.630-633.

14. Белоусов В.Н. Температурная зависимость параметров газопроницаемости полисульфона/ В.Н. Белоусов, В.В. Балан, В.В. Микитаев// Высокомолекулярные соединения. – 1989. – Т.31(Б), №8. – С.604-607.

15. Козлов Г.В. Флуктуационная сетка молекулярных зацеплений и прочность аморфных стеклообразных полимеров/ Г.В. Козлов, В.Н. Белоусов, Ю.С. Липатов// Доклады АН СССР. – 1990. - №8(Б). – С.48-51.

16. Белоусов В.Н. Локальный порядок и стеклования линейных аморфных полимеров: авториф. дис. на соискание ученой степени доктора хим.наук.: спец. 01.04.18 «Физика полимеров»/ В.Н. Белоусов – Киев, 1991. – 45 с.

17. The mode of fluctuation free volume and cluster model of amorphous polymers/ D.S. Sanditov, G.V. Kozlov, V.M. Belousov [and others]// Ukrainian polymer journal/ - 1992. - V.1, №3-4. – Р.241-258.

18. Кластерная модель и модель флуктуационного свободного объема полимерных стекол/ Д.С. Сандитов, Г.В. Козлов, В.Н. Белоусов [и др.]// Физика и химия стекла. – 1994. – Т.20, №1. – С.3-12.

19. Сандитов Д.С. Условия стеклования в теории флуктуационного свободного объема и критерий плавления Линдемана/ Д.С. Сандитов, С.Ш. Сангадиев// Физика и химия стекла. – 1998. – Т.24, №4. – С.417-428.

20. Сандитов Д.С. Дырочно-кластерная модель пластической деформации стеклообразных твердых тел/ Д.С. Сандитов, Г.В. Козлов, Б.Д. Сандитов// Физика и химия стекла. – 1996. – Т.22, №6. – С.683-693.

21. Білошенко В.О. Структурна модифікація полімерів та полімерних композитів, індуційована високим тиском: автореф. дис. на здобуття наук. ступеня доктора технічних наук: спец. 05.17.06 «Технологія одержування та переробки полімерних та композиційних матеріалів»/ В.О. Білошенко. – Київ, 1996. – 37 с.

22. Козлов Г.В. Кластерная модель аморфного состояния полимеров/ Г.В. Козлов, В.У. Новиков// Успехи физических наук. – 2001. – Т.171, №7. – С.717-764.

23. Готлиб Ю.Я. Физическая кинетика макромолекул/ Готлиб Ю.Я., Даринский А.А., Светлов Ю.С. – Ленград: Химия, 1986. – 272 с.

24. Максимов А.В. Теория упорядочения полимерных систем с ориентационно-деформационными взаимодействиями в приближении среднего поля/ А.В. Максимов, О.Г. Максимова, Д.С. Федоров// Высокомолекулярные соединения. – 2006. – Т.48(А), №7. – С.1151-1165.

25. Малкин А.Я. Неустойчивость при течении растворов и расплавов полимеров/ А.Я. Малкин// Высокомолекулярные соединения. – 2006. – Т.48(С), №7. – С.1241-1262.

26. Липатов Ю.С.Физико-химические основы наполнения полимеров. – М.: Химия, 1991. – 260с.

27. Принципы создания композиционных полимерных материалов / Ал.Ал. Берлин, С.А. Вольфсон, В.Г. Ошмян, Н.С. Ениколопов. – М.: Химия, 1990. – 240 с.

28. Михлер Г.Х. Молекулярная структура, морфология и механические свойства гетерогенных полимерных систем // Высокомолекулярные соединения (А). – 1993. – Т. 35, № 11. – С. 1850-1860.

29. Бордюк Н.А., Колупаев Б.С., Волошин О.М. Влияние давления прессования на вязкоупругие и структурно-механические свойства наполненного поливинилхлорида // Физика и техника высоких давлений. – 1995. – № 3. – С. 49-58.

30. Цянь Жень-Юань. Определение молекулярных весов полимеров. – М.: Издатинлит, 1962. – 172 с.

31. Бордюк Н.А., Волошин О.М., Колупаев Б.С., Липатов Ю.С. Модифицированный неорганический синтетический фосфогипс как наполнитель поливинилхлорида // ІІІ Минский международный форум. Тепломассообмент-ММФ-96. т.VI. Тепломассообмен в реалогических системах. – Минск, 1996. – С. 229-233.

32. Волошин О.М. Одержання і дослідження впливу модифікованих форм фосфогіпсу як наповнювачів гнучколанцюгових полімерів на фізико-механічні та теплофізичні їх властивості. Автореферат дис. на здобуття вченого ступеня к. х. н. спец. 02.00.16 – хімія і технологія композиційних матеріалів. Київ. – 1993. – 16 с.

33. Максимцев Ю.Р. Вплив електричного поля на процеси структуроутворення та релаксаційні властивості пластифікованих систем на основі гнучколанцюгових полімерів. Автореферат дис. на здобуття наукового ступеня к. ф.-м. наук спец. 01.04.19 – фізика полімерів. Київ. – 2004. – 19 с.

34. Колупаев Б.С. Энергообменные процессы в металонаполненых гибкоцепных полимерах. Диссертация на соискание ученой степени д.х.н. спец. 01.04.19 – физика полимеров. Ровно. – 1982. – 264 с.

35. О некоторых перспективных направлениях современной науки о полимерах // Высокомолекулярные соединения (А). – 1990 – Т. 32,
№ 9. – С. 1795-1810.

36. Карчин В.А., Сломинский Г.Л. Краткие очерки по физико-химии полимеров. – М.: Химия, 1967. – 170с.

37. Колупаев Б.С. Физико-химия полимеров. – Львов: Вища школа, 1978. – 160 с.

38. Де Женн П. Идеи скейлинга в физике полимеров. – М.: Химия, 1982. – 368 с.

39. Бойко Ю.М., Герман М.Я. Динамическая механическая спектроскопия ориентированных пленок полиэтилена высокой плотности // Высокомолекулярные соединения. – 1988. – Т. 40(А), №2. – С. 279-286.

40. Липатов Ю.С., Файнерман А.Е.О минимально допустимой толщине граничного слоя полимерных систем // Доклады АНСССР. – 1981. – Т. 256, №3. – С. 624-627.

41. Gruneisen E. Handbuch der Physik. – Berlin: Springer Verlag, 1926. – V. 10. – Р. 7-59.

42. Турбин А.Ф. Фрактальные множества, функции распределения/ А.Ф. Турбин, Н.В. Працевитый. – Киев: Наук. думка, 1992. – 207 с.

43. Зельдович Я.Б. Фракталы, подобие, промежуточная асимптотика/ Я.Б. Зельдович, Д.Д. Соколов// Успехи физических наук. – 1985. – Т.146, №3. – С.493-506.

44. Новиков В.В. Отрицательный коэфициент Пуассона фрактальных структур/ В.В. Новиков, K.W. Wojciechowski// Физика твердого тела. – 1999. – Т.41, Вып.12. – С.2147-2153.

45. Вязкоупругие свойства наполненного ПВХ/ Ю.С. Липатов, Н.А. Бордюк, О.М. Волошин [и др.]// Пластические массы. - 1996. – Т.41, №4. – С.441-444.

46. Механізм дисипації енергії ультразвукових хвиль в модифікованих полімерних системах/ С.М. Іваніщук, М.А. Бордюк, Б.С. Колупаєв [та ін.]// Український фізичний журнал. - 1996. – Т.41, №4. – С.441-444.

47. Дослідження процесів дисипації механічної енергії в гетерогенних системах на основі гнучко ланцюгових лінійних полімерів/ М.А. Бордюк, Т.М, Бордюк, О.М. Самонюк [та ін.]// Журнал фізичних досліджень. - 2002. – Т.6, №3. – С.317-323.

48. Колупаєв Б.С. Внутрішнє тертя та дефект модуля зсуву в ПКМ/ Б.С. Колупаев// Фізика конденсованих високомолекулярних систем. – 1997. – Вип.3. – С.3-5.

49. Колупаев Б.С. Влияние силовых и температурных полей на релаксацию структурных элементов композиционных полимерных материалов / Б.С. Колупаев, Н.А. Бордюк // Фізика конденсованих високомолекулярних систем. – 1998. – Вип. 5. – С. 3-12.

50. Leidner J. The strength of polymeric composites containing spherical fillers / J. Leidner, R.T. Woodhams // J. Appl. Polymer. Sci. – 1974. – V. 18, № 8. – P. 1639-1654.

51. Козлов Г.В. Теория перколяции в физико-химии полимеров / Г.В. Козлов, В.З. Алоев. – Нальчик: Полиграфсервис и Т, 2005. – 148 с.

52. Теплофизические свойства ПВХ, наполненного фосфогипсом и его модифицированными формами / Н.А. Бордюк, О.М. Волошин, Ю.Н. Бестюк [и др.] // Пластические массы. – 1990. – № 8. – С. 86-88.

53. Зацепления в стеклообразных линейных аморфных полимерах / В.Н. Белоусов, Г.В. Козлов, Ю.С. Липатов [и др.] // Доклады АНСССР. – 1990. – Т. 313, № 3. – С. 630-633.

54. Козлов Г.В. Флуктационная сетка молекулярных зацеплений и прочность аморфных стеклообразных полимеров / Козлов Г.В., Белоусов В.Н., Липатов Ю.С. // Доклады АН СССР, сер. Б. – 1990. – № 8. – С. 48-51.

55. Волынский А.Л. Структурные аспекты неупругой деформации стеклообразных полимеров / А.Л. Волынский, Н.Ф. Бакеев // Высокомолекулярные соединения (С). – 2005. – Т. 47, № 7. – С. 1332-1367.

56. Козлов Г.В. Локальный порядок в полимерах – описание в рамках модели необратимой коллоидной агрегации / Козлов Г.В., Шогенов В.Н., Микитаев А.К. // Инженерно-физический журнал. – 1998. – Т. 71, № 6. – С. 1012-1015.

57. Бордюк Н.А. Теплофизические свойства модифицированного поливинилхлорида / Н.А. Бордюк, О.М. Волошин, Б.П. Демьянюк [и др.] // Высокомолекулярные соединения (А). – 1990. – Т. 32, № 6. – С. 1232-1237.

58. Колупаєв Б.С. Вплив температурного поля на прояви ангармонічних ефектів у гетерогенних полімерних системах на основі полівінілхлориду / М.А. Бордюк, Т.М. Бордюк, С.М. Іваніщук [та ін.] // Фізика конденсованих високомолекулярних систем. – 2002. – Вип. 9. – С. 16-19.

59. Тугов И.И. Модуль упругости дисперсно-наполненных композитов / И.И. Тугов, А.Ю. Шаулов // Высокомолекулярные соединения (Б). – 1990. – Т. 32, № 7. – С. 527-529.

60. Башоров М.Т. Полимеры как естественные композиты: применение модели Лейднера-Вудхэмса / Башоров М.Т., Козлов Г.В., Микитаев А.К. // Электронный научный журнал «Исследовано в России». – 2009. – С. 111-123.

61. Gruneisen constant and thermal properties of crystalline and glassy polymers / Y. Wada, A. Itani, T. Nishi [and others] // J. Polym. Sci (A-2). – 1969. – V. 7, № 1. – Р. 201-209.

62. Баланкин А.С. Синергетика деформируемого тела. Ч. 1. / А.С. Баланкин. – Москва: МО СССР, 1991. – 302 с.

63. Козлов Г.В. Опис структури та властивостей екструдованих компонорів у межах фрактального аналізу / Г.В. Козлов, В.О. Білошенко, М.А. Газаєв // УФЖ. – 1997. – Т. 42, № 1. – С. 43-46.

64. Бордюк М.А. Дослідження впливу мінеральних наповнювачів на жорсткість макромолекул в гетерогенних полімерних системах на основі полівінілхлориду / М.А. Бордюк // Фізика конденсованих високомолекулярних систем. – 1999. – Вип. 7. – С. 4-7.

65. Вплив неорганічних наповнювачів на жорсткість структуроутворень гетерогенних полімерних систем на основі аморфного полівінілхлориду / М.А. Бордюк, Т.М. Шевчук, В.А. Мащенко [та ін.] // Фізика конденсованих високомолекулярних систем. – 2007. – Вип. 12. – С. 13-21.

66. Колупаєв Б.С. Фрактальний підхід до визначення сумісності полівінілхлорид-полівінілбутиральних систем / Колупаєв Б.С., Бордюк М.А. // Фізика конденсованих високомолекулярних систем. – 2004. – Вип. 10. – С. 75-80.

67. Олємской О.І. Теорія самоподібних стохастичних систем (частина 1) / Олємской О.І., Харченко Д.О. // Журнал фізичних досліджень. – 2002. – Т. 6, № 3. – С. 253-288.

68. Олємской О.І. Теорія самоподібних стохастичних систем (частина 2) / Олємской О.І., Харченко Д.О. // Журнал фізичних досліджень. – 2003. – Т. 7, № 1. – С. 1-26.