Синтез и свойства композиционных материалов на основе полибутилентерефталата

Современные условия развития таких отраслей промышленности как авто-, авиа-, кораблестроение, космическая техника требуют использования прогрессивных видов композиционных материалов. Полимерные композиционные материалы - важный по своему значению класс конструкционных материалов, особенностью которых является способность к большим деформациям в широком диапазоне температур, стойкость к износу, высокая прочность и др.

Для разнообразного применения ПБТ в промышленности требуются формовочные композиционные материалы с определенными свойствами, которые достигают за счет модификации базовых марок ПБТ. Для этого имеются разносторонние возможности: сополимеризация с 5-25% мономера придает ПБТ гибкость, смеси с каучуком и термопластами повышают ударную вязкость или устраняют коробление, что важно при литье деталей с металлической арматурой; введение стекловолокна повышает жёсткость и теплостойкость.

Одним из способов улучшения свойств полимеров является синтез композиционных материалов, сочетающих в полимерной цепи мономеры различной природы.

Так полибутилентерефталат-политетраметиленоксидные (ПБТ-ПТМО) блок-сополимеры обладают наилучшим комплексом технологических и технических свойств среди БСП, состоящих из жестких блоков жирно - ароматических сложных полиэфиров и эластичных блоков простых алифатических полиэфиров[1]. Объясняется это тем, что полибутилентерефталат перерабатывают при 250°С, а политетраметиленоксид является наиболее термостойким, гидрофобным и бензомаслостойким полиэфиром в ряду полиэтиленоксид, полипропиленоксид, политетраметиленоксид. Кроме того, быстрая кристаллизация блоков ПБТ обеспечивает хорошее фазовое разделение блоков и высокие деформационно-прочностные свойства БСП.

Показано [2], что блок-сополимеры ПБТ-ПТМО представляют собой гетерогенные системы с непрерывной сеткой кристаллических доменов ПБТ, заключенной в аморфной матрице гибких цепей ПТМО, совмещенных с короткими сегментами ПБТ.

Перспективным направлением улучшения свойств полимерных материалов является синтез полимерных нанокомпозитов. Введение наполнителей в полимеры сопровождается формированием нового комплекса свойств композиции. Сочетание полимеров с наполнителями позволяет получать материалы с совершенно новыми технологическими и эксплуатационными свойствами. Особое внимание уделяют влиянию наполнителей на структуру и механическую прочность полимеров [3]. При этом удается объединить уникальные свойства наночастиц и органической полимерной матрицы.

Юсупова А.И.

«Казанский национальный исследовательский технический университет

им.А.Н. Туполева-КАИ»

Исследование полимер-олигомерных комплексов в качестве защитных покрытий

Исследованы структуры полученных олигомеров методом электронной и инфракрасной спектроскопии. Установлено, что вторичные аминогруппы способны вступить в химическое взаимодействие с полиметакриловой кислотой с образование полимер-олигомерных комплексов. Установлено, что полимер-олимерные комплексы могут быть использованы в виде покрытий. Показано, что полимер-олигомерные комплексы являются полупроводниками при высоких температурах.

Химия полимеров с системой сопряжения является одним из научных направлений полимерной химии и материаловедения. Среди таких полимеров следует отметить полиарилены и олигоарилены. Наиболее интересными и перспективными в плане их практического использования являются азотсодержащие олигоарилены благодаря сочетанию высокой термической устойчивости с теплостойкостью, устойчивостью к агрессивным средам.

Цель работы заключалась в исследовании растворимых в органических средах олигоариленов, а также в изучении их взаимодействия с полиметакриловыми кислотами с образованием полимер-олигомерных комплексов и формированием на их основе электропроводящих полимерных покрытий.

Для идентификации структур полученных олигомеров использовали метод инфракрасной и электронной спектроскопии. ИК-спектры регистрировались на инфракрасном спектрофотометре IRAffiniti-1 c преобразованием Фурье, а электронные спектры - на на двухлучевом спектрофотометре UV-1800.

Электронные спектры подтвердили наличие в молекулах олигоариленаминов хромофорных и ауксохромных групп, таких как –NH, >C=O, >C=C<. Соединениям с хромофорными группами в виду особенности их электронного состояния, характерно сильное смещение полос поглощения в сторону низких частот, т.е. большей длины волны, т.к. имеют в структуре слабосвязанные электроны хромофорных групп, вызывающие поглощение, находящееся на сравнительно высоком энергетическом уровне.

Макромолекулы полисопряженных олигоариленов имеют различные пространственные конформации вследствие увеличения или уменьшения угла, под которым расположены друг относительно друга бензольные кольца, что связанно с наличием того или иного вида мостиковых групп между ними. Так как макромолекулы олигоариленов не представляют собой плоских строго линейных образований, для них возможны различные пространственные конформации. Чем больше угол поворота фенильных ядер относительно друг друга, тем меньше обменное взаимодействие π-электронов. Это характеризуется уменьшением интенсивности полос поглощения с одновременным смещением максимума поглощения в коротковолновую область. Сохранение компланарности структуры обеспечивает сохранение термостойкости олигоариленов в целом.

Анализ инфракрасного спектра подтвердил наличие в структуре синтезированного олигоарилена пара-замещенных бензольных колец, которым соответствует полоса в области 820 см-1. Валентным колебаниям С-С связи ароматических колец соответствуют полоса 1590см-1, Вторичным аминогруппам отвечает полоса в области 3340-3420 см-1.

Благодаря наличию в структуре олигоариленов активных реакционноспособных вторичных аминогрупп они способны вступать в химическое взаимодействие с полиметакриловыми кислотами, выступающими в роли матрицы, на которую благодаря химическому взаимодействию прививается олигомер, с образованием полимер-олигомерных комплексов (ПОК).

Установлено, что полимер-олигомерные комплексы могут быть использованы в виде покрытий. Показано, что полимер-олигомерные комплексы являются полупроводниками при высоких температурах, что связано с образованием химических связей между компонентами системы и, как следствие, ослабление π-электроной плотности макромолекулы, способствующее росту проводимости.