Научный журнал
Современные наукоемкие технологии
ISSN 1812-7320
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,021

ВЛИЯНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ РАСТВОРОВ ПОЛИВИНИЛНИТРАТА И ПОЛИВИНИЛБУТИРАЛЯ НА ИХ ПОВЕРХНОСТНЫЕ КИСЛОТНО-ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Бандорин В.Г. Баранова Н.В. Богданова С.А. Пашина Л.А. Косточко А.В.
К настоящему моменту установлена эффективность модификации поверхности наполнителей нитраминного типа поливинилнитратом (ПВН) и поливинилбутиралем (ПВБ) для получения композиций на основе нитрата целлюлозы с улучшенным комплексом эксплуатационных характеристик [1,2]. Будучи нанесенными на поверхность гетероциклических нитраминов, указанные полимеры, способствуют усилению адгезионной прочности на границе раздела наполнитель - полимерная матрица, за счет интенсивного взаимодействия с активными центрами и функциональными группами контактирующих фаз.

Целью данной работы являлось установление оптимальной концентрации раствора полимера при модификации поверхности гетероцеклических нитраминов, обеспечивающей наибольшее адгезионное взаимодействие на межфазной границе.

Объектами исследования являлись пленки ПВН и ПВБ, полученные из раствора в хлористом метилене (ХМ) методом полива на инертную фторопластовую подложку, а также на наиболее развитые грани поверхности монокристаллов нитраминного типа: циклотриметилентринитрамина (Нп1) (120) и циклотетраметилентетранитрамина (Нп2) (010). Концентрация раствора полимера варьировалась от 0,5 до 4% по массе. Термостарирование образцов осуществлялось при температуре 500С в течение суток.

Учитывая, что выбор модифицирующего полимерного покрытия осуществлялся с учетом концепции кислотно-основных взаимодействий молекулярной теории адгезии, подбор оптимальной концентрации раствора полимера-модификатора также проводился с точки зрения данных теоретических представлений.

Оценка кислотно-основных характеристик поверхности (параметр D) проводилась по методу Э.Бергер [3], с использованием полярной и дисперсионной составляющих поверхностной энергии и краевых углов смачивания исследуемой поверхности кислотами и основаниями Льюиса (этиленгликоль и глицерин, 5%-ный раствор аммиака в воде и формамид соответственно). Для поверхностей, содержащих преимущественно кислотные группы (доноры протона), параметр кислотности D > 0, а для поверхностей - акцепторов протона D < 0.

Анализ полученных данных, представленных в таблице, свидетельствует о том, что зависимость изменения параметра D исследуемых пленок от концентрации исходного раствора имеет линейный характер.

Таблица 1. Кислотно-основные характеристики поверхности пленок ПВН и ВВБ

Полимер

Подложка

Значение параметра D [(мН/м)0,5] пленки сформированной из раствора в ХМ концентрацией

0,5 %

1,0 %

2,0 %

3,0 %

4,0 %

ПВН

Фторопласт

-2,44

-2,38

-2,22

-2,15

-2,02

Нп1

-1,20

-1,06

-0,92

-0,81

-0,73

Нп2

-1,01

-0,79

-0,70

-0,58

-0,50

ПВБ

Фторопласт

-1,70

-1,62

-1,30

-1,21

-1,09

Нп1

-0,72

-0,61

-0,52

-0,38

-0,26

Нп2

-0,51

-0,40

-0,32

-0,21

-0,13

Наиболее основной оказалась поверхность пленок ПВН и ПВБ, полученных из 0,5%-ных растворов, независимо от используемой подложки. С дальнейшим увеличением концентрации происходит ослабевание основных характеристик исследуемых поверхностей.

Наблюдаемое смещение параметра D в область близкую к кислотной с увеличением концентрации раствора полимера, по-видимому, обусловлено влиянием остаточного сильнокислотного хлористого метилена.

Данное предположение было подтверждено ИК-спектроскопическими исследованиями. Наличие характерных максимумов на ИК-спектрах рассматриваемых пленок и сравнение их с эталонными спектрами чистого хлористого метилена, а также ПВН и ПВБ свидетельствует о повышении доли остаточного растворителя в пленке с увеличением концентрации исходного раствора полимера. Наблюдаемое явление, по-видимому, обусловлено отсутствием стандартной стадии отжига при получении пленок, поскольку данная операция невозможна в процессе модификации наполнителя.

Обращает на себя внимание, что во всем концентрационном интервале исследуемых полимеров наибольшей основностью характеризуются поверхности пленок, сформированных на фторопластовой подложке. В свою очередь, основные свойства поверхностей пленок, сформированных на гранях монокристаллов гетероциклических нитраминов, менее выражены. Это, вероятно, объясняется влиянием кислотных поверхностей Нп1 и Нп2 [4], на границу с которыми смещается часть винилового каркаса ПВН и ПВБ, обуславливающего основность поверхности пленки.

Таким образом, для обеспечения наилучшего взаимодействия кислотных поверхностей Нп1 и Нп2 с рассматриваемыми полимерными покрытиями целесообразно использовать ту концентрацию раствора, при которой поверхность полимера характеризуется наименьшим значением параметра D.

В связи с этим, для модификации поверхности наполнителей нитраминного типа целесообразно рекомендовать концентрацию раствора ПВН и ПВБ в ХМ от 0,5 до 2% мас.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

  1. Кленько А.В., Баранова Н.В., Бандорин В.Г. и др. Улучшение физико-механических свойств нитратцеллюлозных композиций за счет модификации поверхности наполнителя // материалы Всероссийской научно-технической конф. «Наука. Промышленность. Оборона». - Новосибирск: НГТУ, 2006. - С. 199-202.
  2. Баранова Н.В., Бандорин В.Г., Кленько А.В. и др. Влияние дисперсности модифицированного наполнителя на эксплуатационные свойства энергоёмких нитратцеллюлозных композиций // материалы XXVI Международной научно-практической конф. «Композиционные материалы в промышленности». - Киев, 2006. - С. 20-22.
  3. Berger E.J. A method of determining the surface acidity of polymeric and metallic materials and its application to lap shear adhesion // J. Adhesion Sci. Tech. - 1990. - Vol. 4. - N5. - P. 373-391.
  4. Баранова Н.В., Богданова С.А., Бандорин В.Г. и др. Энергетические и кислотно-основные характеристики поверхностей наполнителей нитраминного типа для полимерных композиций // Журнал прикладной химии, 2005. - Том 78. - № 10. - С. 1687-1690.

Библиографическая ссылка

Бандорин В.Г., Баранова Н.В., Богданова С.А., Пашина Л.А., Косточко А.В. ВЛИЯНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ РАСТВОРОВ ПОЛИВИНИЛНИТРАТА И ПОЛИВИНИЛБУТИРАЛЯ НА ИХ ПОВЕРХНОСТНЫЕ КИСЛОТНО-ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ // Современные наукоемкие технологии. – 2007. – № 9. – С. 70-72;
URL: http://top-technologies.ru/ru/article/view?id=25495 (дата обращения: 20.01.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074