Allayarov S. R. 1, Olkhov Yu. A1, Muntele C. I. 2, Ila D. 2, Dixon D. A. 3, Kalinin L. Effect of photons (γ-rays, laser) and accelerated particles on fluoropolymers and copolymers

Allayarov S.R.1, Olkhov Yu.A1, Muntele C. I.2, Ila D.2, Dixon D.A.3, Kalinin L.A4. Effect of photons (γ-rays, laser) and accelerated particles on fluoropolymers and copolymers 1Institute of Problems of Chemical Physics of the Russian Academy of Sciences, Chernogolovka, Russia; 2Center for Irradiation of Materials, Alabama A&M  University, Normal  Alabama, USA, 3Department of Chemistry, the University of Alabama, Tuscaloosa, USA; 4V.A. Belyi Metal-Polymer Research Institute of National Academy of Sciences of Belarus, Gomel, Belarus Various types of fluorine - containing (co-) polymers (FPs) of trade marks: F-4, F-4D, Mechanical Grade PTFE Sheet, Teflon® PTFE, F-40, Tefzel, F-2M, Kynar, F-4MB, F-3M, F-10, F-50, PE, PP were treated with low- and high-energy radiation (CO2 laser, γ-rays of 60Co, accelerated ions H+, He+, He2+). Measurements of thermal stability and molecular morphology were carried out using thermomechanical analysis, electron paramagnetic resonance, and computational chemistry methods to explore the influence of various types of radiation on polymers. An original technique of thermomechanical analysis allowed to determine complex molecular morphologies and molecular mass distributions of FPs of different chemical structures, including low soluble or practically insoluble ones, e.g., polytetrafluoroethylene (PTFE). Different features of the radiation destruction of TFE-copolymers and PTFE have been studied. Polymer films of 100-500 µm thickness were bombarded with 1-4 MeV particles or irradiated by continuous CO2 laser beam. Samples of various forms (films, sheets, powder, granules) were irradiated with γ-rays to explore role of the form on the radiolysis. The thermal stability of irradiated FPs is less than that of virgin polymers in all cases. For example, the thermal destruction of the virgin copolymer F-40, it’s γ-irradiated (120 kGy) and proton bombarded (4 MeV, 2×1015 protons/cm2) samples begins at 380 oC, 170 oC and 198 oC, respectively. Comparative study of the destruction processes in FPs under the action of different types of energy fluxes allows to reveal physical and chemical peculiarities. Thus, the crystallinity of F-4 is increased under laser irradiation, in contrast to a sharp decrease under irradiation with γ-rays or accelerated protons. Gamma-irradiated F-4 has a narrower set of MM distribution curves than that of virgin or proton bombarded one. Interesting results were obtained in experiments on consecutive irradiation of F-4 with γ-rays and beam of CO2 laser. A complicated dependence of the fibrous products output during laser ablation of the γ-irradiated F-4 on dose requires a special examination which will be performed in future work. Olkhov Yu.A.1, Allayarov S.R.1, Tolstopyatov E.M.2, Dobrovolskii Yu.A.1, Dixon D.A.3 Influence of continuous CO2 laser beam on thermal and molecular-topological properties of polytetrafluoroethylene 1Institute of Problems of Chemical Physics of the Russian Academy of Sciences, Chernogolovka, Russia; 2V.A. Belyi Metal-Polymer Research Institute of National Academy of Sciences of Belarus, Gomel, Belarus; 3Department of Chemistry, the University of Alabama, Tuscaloosa, USA Irradiation of bulk polytetrafluoroethylene (PTFE) in a vacuum using a continuous CO2 laser beam is accompanied with gas evolving and fibers formation. Two types of fibrous products (“Cotton” and "Felt”) are produced depending on the process conditions. These products were established to have no difference from the original polymer, according to their IR spectra, XRD and DSC data. However, the fiber material subjected to secondary action of the laser beam, ablates in another way than virgin PTFE. In this work we tried to look for differences between both materials using thermomechanical analysis (TMA). The virgin PTFE sheets have an amorphous and several crystal topological regions in TMA spectrum. In the "felt" modification of PTFE there are two crystal portions against four in the virgin PTFE at practically similar weight fractions of an amorphous phase (0.48 and 0.38). The averaged between topological regions molecular mass (MM) of the felt modification is lower by an order of magnitude than that of virgin PTFE. The felt material fusion temperature is lower than that of virgin PTFE. Similar molecular-topological changes are observed in cotton modification. An exception is high MM of the cotton material in comparison with the felt one. In this respect the effect of the laser irradiation is similar to influence of gamma-radiation on PTFE. The DSC and TG curves of cotton and felt modifications are practically similar and follow the trend of the virgin polymer curve up to the melting point. The enthalpy of melting of laser modifications of PTFE depends on irradiation conditions and in most cases is lower than that of virgin polymer. This testifies an increase of crystallinity of PTFE under laser irradiation. Rate of the thermal destruction of the laser modified PTFE is higher than that of virgin PTFE. This fact is an evidence of slightly decreased thermal stability of the fibrous products of laser ablation. Thus, fibrous PTFE obtained by laser treatment of virgin polymer has different molecular-topological characteristics depending on the process conditions. These products can be operated in the same temperature range as commercial PTFE (up to melting point). Адериха В.Н., Шаповалов В.А. Изменение структуры и эксплуатационных характеристик композитов ПТФЭ Арселон под влиянием плазмохимической обработки наполнителя Институт механики металлополимерных систем им. В.А. Белого НАН Беларуси, Гомель, Беларусь Снижение дефектности межфазного слоя в полимерных композитах является первоочередной целью при разработке способов повышения комплекса эксплуатационных характеристик армированных полимерных материалов. Наряду с методами физико-химического модифицирования поверхности компонентов, такими как обработка ПАВ, аппретами и полифункциональными соединениями, эффективным является также создание полимерных или олигомерных слоев близких или идентичных по химической природе полимерному связующему композита. В случае фторполимерных матриц такие слои получают плазмохимической обработкой (ПХО) субстратов в среде фторсодержащих газов предельного или непредельного строения, широко используемой при создании тонких слоев фторорганической природы на поверхности различных субстратов в микроэлектронике, медицине и др. областях. В докладе представлены результаты изучения структуры и особенностей поведения при механических и триботехнических испытаниях композитов ПТФЭ-Арселон, наполнитель которых модифицировали по режимам, применяемым при ПХО обработке углеволокон для ПТФЭ-композита «Суперфлувис». Механические испытания показали, что модифицированные композиты обладают повышенной прочностью ( на 20 %) и пластичностью ( 50 %) при растяжении при практически неизменном значении модуля упругости. При сжатии модуль упругости, напротив, существенно выше ( 30 %) у композита на модифицированном наполнителе, но 10% практически одинакова. Модифицирование поверхности наполнителя обеспечивает повышение нагрузочной способности композита на 30 % до 4,5 МПам/с и существенный прирост износостойкости, причем с ростом удельной нагрузки различие между исходным и модифицированным композитом в износостойкости возрастает до 50…100%. Энергетический фактор износа Кw при максимальной рабочей нагрузке (4,5 МПа) составляет 4,510-7 мм3/(Нм), что соответствует показателям лучших промышленных ПТФЭ композитов. Анализ морфологии сколов и поверхностей разрушения при механическом нагружении и изнашивании свидетельствует об увеличении прочности связи между матрицей и наполнителем в модифицированных композитах, что и является основной причиной повышения комплекса эксплуатационных характеристик. Адериха В.Н., Шаповалов В.А. Особенности структурообразования, трения и изнашивания ПТФЭ, наполненного разными марками технического углерода Институт механики металлополимерных систем им. В.А. Белого НАН Беларуси, Гомель, Беларусь Активное изучение влияния наноразмерных наполнителей на триботехнические характеристики ПТФЭ показало возможность значительного их повышения – на 2 и даже 3 порядка при введении, как правило, 10…20 мас. % керамик, ультрадисперсных алмазов, фуллеренов и технического углерода (ТУ). Последний является единственным в этом перечне крупнотоннажным и дешевым промышленным продуктом с широким марочным ассортиментом и, соответственно, широким интервалом изменения структурных характеристик, что не встречается в других классах ультрадисперсных наполнителей. Это представляет дополнительные возможности и обусловливает интерес к изучению особенностей его влияния на структуру и эксплуатационные свойства композитов ПТФЭ – ТУ. Изучение особенностей структурообразования малонаполненных композитов ПТФЭ – ТУ показало, что тип надмолекулярной структуры и степень кристалличности определяются активностью наполнителя: ТУ малой активности инициирует образование сферолитоподобных надмолекулярных структур и значительный рост степени кристалличности. При введении ТУ высокой активности (и большой площади удельной поверхности) наблюдается вытеснение части наполнителя в межструктурную область и снижение степени кристалличности с сохранением надмолекулярной структуры ленточного типа. Различия в морфологии влияют на характер изменения показателей механических свойств и фрикционное поведение композитов. В конечном итоге, зависимость коэффициента трения композитов от степени наполнения определяется изменением степени кристалличности и соотношением механических и адгезионных характеристик композита в соответствии с представлениями Боудена-Тейбора. Установлен деламинационный механизм изнашивания композитов малонаполненных ПТФЭ-ТУ и показано, что скорость изнашивания композитов снижается на два и более порядков при введении 1…5 % активных марок ТУ с высокой площадью удельной поверхности. Обнаружено, что износостойкость композитов ПТФЭ возрастает пропорционально величине удельной площади поверхности наполнителя, что, по-видимому, обусловлено способностью активных центров поверхности ТУ тормозить макрорадикальные процессы, неизбежно сопровождающие рост усталостных трещин разрушения в подповерхностном слое композитов ПТФЭ-ТУ при трении. Будник А.Ф.1, Бурмистр М.В.2, Будник О.А.2, Руденко П.В1. Научно-технологические основы формирования структуры углеволокнистого наполнителя фторопластоматричного композита. 1Сумский государственный университет, Сумы, Украина, 2Украинский государственный химико-технологический университет, Днепропетровск, Украина Современным и наиболее перспективным наполнителем политетрафторэтилена (фторопласта-4) при создании композитов на его основе является углеродное волокно (УВ) благодаря ряду ценных, исключительных качеств. Этим объясняется неиссякаемый интерес к такого рода наполнителям на протяжении последних десятилетий. Причем, чем пристальнее этот интерес и глубже исследования, тем более многообразнее и перспективнее оказывается возможность использования их уникальных свойств для получения перспективных композитных материалов. Свойства фторопластоматричного углеволокнистого композита определяются, в основном, длиной армирующих волокон, их распределением по длинам и объёму композита и адгезионным взаимодействием наполнителя (УВ) и матрицы (Ф-4). Проведённые исследования показали, что среди УВ с различной конечной температурой обработки карбонизированные УВ (с низкотемпературной обработкой) обладают лучшей смачиваемостью, большим адсорбционным и адгезионным взаимодействием с фторопластом-4 по сравнению с графитированными УВ (с высокотемпературной обработкой). Карбонизованные УВ подвергаются меньшему разрушению в процессе получения и переработки наполненного Ф-4. Следовательно, наиболее целесообразными в применении оказались карбонизированные волокна, которые и стали предметом нашего исследования. Материалом для исследований послужили фторопластоматричные углеволокнистые композиты, полученные различными технологическими методами. Варьируемыми факторами при выборе оптимальной технологии подготовки УВ явились: время дробления углеродной ткани и волокна, число оборотов рабочих органов измельчителя, форма измельчающего элемента. Анализ проведенных исследований и их практическая проверка показали, что наиболее эффективными схемами повышения реакционной способности УВ наполнителя фторопластоматричных композитов следует считать: вакуумную обработку УВ при его измельчении плюс дальнейшее измельчение УВ с Ф-4 в соотношении 1:0,5 (по массе); термоокислительную обработку УВ при 573-673 К плюс дальнейшее измельчение УВ с Ф-4 в соотношении 1:0,5 (по массе). Оптимальное соотношение показателей технологического процесса при этом будет определяться методами математического моделирования. Будник А.Ф1., Бурмистр М.В2., Будник О.А.2, Руденко П.В1. Научные основы влияния на структуру и свойства фторопластоматричного композита с углеволокнистым наполнителем технологическими параметрами подготовительного оборудования. 1Сумский государственный университет, Сумы, Украина, 1Украинский государственный химико-технологический университет, Днепропетровск, Украина Сочетание уникальных свойств термопластичной матрицы из политетрафторэтилена и высоких армирующих возможностей перспективных углеродных волокон позволяет получать мелкотоннажные, элитные материалы высоковостребованные современными разработчиками и эксплуатационниками. Несомненно, вопросы разработки современной, научно – обоснованной технологии получения фторопластоматричных углеволокнистых композитов являются актуальными и требуют пристального изучения. Для обеспечения эффективного армирования необходимо достигнуть такого распределения углеродных волокон по длинам, при котором волокна с требуемой эффективной длиной составляли бы подавляющее большинство. При разрушении (дроблении) углеткани и последующего углеволокна существенно изменяются размеры, строение и свойства углеволокон, что влияет на свойства фторопластоматричного композита. Результатом измельчения углеволокна до требуемых размеров является его механическая активация, что непосредственно связано с прочностью структуры композита и его физико-механическими характеристиками. Таким образом, необходимо научно-обоснованно выбрать тип подготовительного оборудования (измельчителя, смесителя) и подобрать режимы их работы наиболее полно и широко обеспечивающие максимальные эксплуатационные свойства создаваемого композита. Ограниченное количество публикаций по переработке фторопласта-4 и композиций на его основе и незначительное количество статей посвящено, главным образом, свойствам наполненных фторопластов, их применению и лишь изредка упоминаются некоторые виды оборудования. Технологии же подготовки наполнителей композита и получения самой композиции уделено крайне недостаточно внимания, что является основанием для проведения масштабных исследований в этой области технологии композиционных материалов на основе политетрафторэтилена. Регулируемое число оборотов исполнительных органов модернизированного оборудования, возможность подогрева, охлаждения и вакуумирования рабочей камеры, автоматического отбора проб, быстрой смены исполнительных органов с различной формой поперечного сечения, позволили провести исследования в полном соответствии с составленной и согласованной с потенциальным потребителем композитного материала программой научных исследований. Бузник В.М.1, Харитонов А.П.2, Ксенофонтов М.А.3, Островская Л.Е.3, Васильева В.С.3 Структурные особенности и сорбционные свойства фторированного пенополиуретана 1Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН, Москва, Россия 2Филиал института энергетических проблем химической физики РАН, Черноголовка, Россия 3НИИ прикладных физических проблем им. А.Н. Севченко БГУ, Минск, Беларусь Модифицирование поверхности углеводородных материалов прямым фторированием позволяет направленно изменять некоторые свойства полимеров. В процессе фторирования происходит замещение водорода на фтор и частичное превращение полимера во фторполимер, придавая ему больше свойств, присущих фторсодержащим материалам. Целью настоящей работы являлось изучение влияния объемного фторирования на поглощающие свойства сорбента Пенопурм®, разработанного и серийно выпускаемого в НИИПФП им. А.Н. Севченко БГУ. Сорбент является газонаполненным полиуретановым композитом, эффективно поглощающим поверхностные, растворенные и эмульгированные нефтепродукты. Полимерная матрица, состоящая как из гибких, длинных, линейных сегментов полиэфира, так и сравнительно жестких ароматических групп, содержит гидрофобные неполярные алифатические и полярные уретановые эфирные, сложноэфирные, амидные, мочевинные и другие: ~O-C=N-R~R1N-C(O)NHR1~-R-N=C=O  C=O  HN-~ R1N-C(O)NHR1-~- R-N=C-O-~, где R: , R1: -CH(CH)3CH2-O)n-(CH2CH(CH3)O)m- Фторирование полимерной матрицы композита производилось газообразной смесью фтора и гелия при разных концентрационных, временных и температурных режимах. Методами ИК спектроскопии установлено взаимодействие фтора с полимерной матрицей с образованием  СF и -CF2 групп. Фторирование позволило повысить скорость и поглощающую способность материала по нефти, индустриальному маслу и другим нефтепродуктам (таблица). Таблица – Кинетика поглощения индустриального масла Время сорбции, мин Исходный образец Фторированный образец 0 0 0 5 22,1 69,7 30 31,6 70,5 60 36,4 71,0 Васильков А.Ю.1,3, Никитин Л.Н.1, Толстопятов Е.М2., Дедушенко С.К.3, Перфильев Ю.Д.3, Иоскевич Н.Н4. Мессбауэровская спектроскопия композитов железо-политетрафторэтилен 1Институт элементоорганических соединений им. А.Н. Несмеянова РАН, Москва, Россия 2Институт механики металлополимерных систем им. В.А. Белого НАН Беларуси, Гомель, Беларусь 3Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, Москва, Россия

Похожие:

	Laser fce «Приемы обучения различным видам чтения при подготовке к егэ по материалам умк «Laser fce» издательства Макмиллан»		Laser fce «Приемы обучения различным видам чтения при подготовке к егэ по материалам умк «Laser fce» издательства Макмиллан»
	This agreement, is made and entered into effect from the date of...		Служебная записка кому Прошу заправить картридж принтера hp laser Jet M2727nf, инв. №101041000000352, находящегося по адресу: пр-т Мира 15а, ауд. 1-210