ВЛИЯНИЕ ОКСИДА ЦЕРИЯ НА СВОЙСТВА И СТРУКТУРУ ПОЛИТЕТРАФТОРЭТИЛЕНА

Перечень условных обозначений 3
Введение 4
Глава 1. Литературный обзор 5
1.1. Полимерные композиционные материалы ПТФЭ и композиционные материалы на его основе 5
1.2. Диоксид церия 7
1.3. Полимерные композиционные материалы 9
1.3. Механическая активация как метод переработки наполнителя. 12
Глава 2. Экспериментальная часть. 15
2.1. Объекты исследования. 15
2.2. Технология переработки ПКМ на основе ПТФЭ 15
2.3. Методы исследования 19
2.3.1. Определения пористой структуры материала 19
2.3.2. Исследование физико-механических свойств ПКМ 20
2.3.3. Определение твердости и плотности 20
2.3.4. Исследование триботехнических свойств ПКМ 20
2.3.3. Исследование методом ДСК 21
2.3.4. Исследование методом ИК-спектроскопии 23
Глава 3. Результаты и их обсуждение 24
3.1. Результаты исследования оксида церия до и после механоактивации 24
3.2. Результаты исследования физико-механических свойств ПТФЭ и ПКМ 28
3.3. Результаты исследования триботехнических характеристик ПТФЭ и ПКМ 29
3.4. Результаты измерения твердости и плотности ПТФЭ и ПКМ 31
3.5. Результаты исследования рентгеноструктурного анализа ПТФЭ и ПКМ 32
3.6. Результаты исследования термодинамического анализа ПТФЭ и ПКМ 32
3.7. Результаты исследования ИК-спектроскопии 35
Заключение 38
Список литературы 40

Весь текст будет доступен после покупки

В настоящее время одной из приоритетных задач полимерного материаловедения является создание высокопроизводительных композиционных материалов из-за интенсивного их внедрения во все отрасли промышленности. Разработка полимеров с модифицированными наполнителями, позволяет получать многофункциональные материалы, адаптированные к заданным условиям эксплуатации, но вопросы, связанные с механизмами их воздействия на структуру и свойства, до сих пор мало изучены. Как показывает практика наиболее перспективным полимером, который применяется в качестве уплотнителей подвижных узлов трения гидравлических, топливных систем и систем управления техники, оборудования, является политетрафторэтилен (ПТФЭ), для которого свойственны высокая химическая инертность, широкий диапазон рабочих температур, низкий коэффициент трения, высокая прочность [1].

Весь текст будет доступен после покупки

Глава 1. Литературный обзор
1.1. Полимерные композиционные материалы ПТФЭ и композиционные материалы на его основе
Политетрафторэтилен (—CF2—CF2—)n имеет строго линейную структуру молекул, благодаря чему степень кристалличности его достигает 90%. Молекулярная масса приблизительно равна 140000—500000. В связи с малым размером атома фтора в сравнении, например, с атомом хлора между углеродом и фтором образуется очень прочная связь (441,6 кДж/моль). А небольшие поперечные размеры макромолекул политетрафторэтилена и упорядоченное расположение их приводят к тому, что между ними возникают значительные силы межмолекулярного взаимодействия. Температура стеклования аморфной фазы политетрафторэтилена — 120 °С, однако эластичность полимера сохраняется и при температурах, близких к абсолютному нулю. Все это обусловливает прекрасное сочетание в политетрафторэтилене физических и химических свойств, которые невозможно найти ни в одном другом материале. Он не растворяется и не набухает ни в одном из известных растворителей (набухает во фторированием керосине), является наиболее химически стойким материалом из всех синтетических полимеров, выдерживает высокие и низкие температуры и является одним из лучших диэлектриков [2].
Политетрафторэтилен представляет собой рыхлый белый порошок волокнистой структуры. Политетрафторэтилен, являясь термопластом, практически не плавится, так как расплав его вплоть до температуры термического разложения (415 °С) имеет очень высокую вязкость, что наряду с нерастворимостью затрудняет переработку этого полимера в изделия. При нагревании до 327 °С кристаллическая фаза плавится и полимер переходит в аморфное состояние. При охлаждении он вновь кристаллизуется. Степень кристаллизации зависит от скорости охлаждения. Медленное охлаждение приводит к повышенной кристалличности, а быстрое охлаждение до 230 °С — к закалке, то есть при температуре ниже 250°С полимер сохраняет структуру с пониженной кристалличностью (степень кристалличности достигает 50 %).
ПТФЭ представляет собой рыхлый комкующийся волокнистый порошок белого цвета, обладает высокой химической стойкостью к кислотам, щелочам, окислителям, растворителям. Не стоек к расплавам щелочных металлов, к фтору. ПТФЭ или фторопласт-4 обладает высокими механическими свойствами, низким коэффициентом трения, свойствами смазки. Наряду с этим он имеет низкую теплопроводность и твердость. Диэлектрические свойства не зависят от частоты и температуры. ПТФЭ имеет очень низкое поверхностное натяжение и адгезию, так же не смачивается водой, жирами или большинством органических растворителей [3].

Весь текст будет доступен после покупки

1. Охлопкова А.А., Адрианова О.А., Попов С.Н. Модификация полимеров ультрадисперсными соединениями. Якутск: ЯФ Изд-ва СО РАН, 2003. -224 c.
2. Ким А. М. Органическая химия. Учебное пособие. – 3-е изд., испр. и доп. – Новосибирск: Сиб. унив. изд-во, 2002. – 971 с.
3. Еремин Е. Н., Негров Д. А. Структурная модификация дисперсно-наполненного политетрафторэтилена ультразвуковым воздействием при синтезе композиционного материала // Физическая мезомеханика. – 2013. – Т 16. – №5. – С. 95-101.
4. Кирш И. А. и др. Влияние ультразвука на термомеханические свойства полимеров различной химической природы и смесей из несовместимых полимеров // Вестник Казанского технологического университета. – 2015. – Т. 18. – №. 17. – С. 126-129.
5. Логинов Б. А. «Удивительный мир фторполимеров», 2008. – 128 с.;
6. Люкшин Б.А. Дисперсно-наполненные полимерные композиты технического и медицинского назначения / ed. Герасимов А.В. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2017. 311 p.
7. Catalysis by Ceria and Related Materials / Ed. A. Trovarelli. Singapore, 2002.
8. Иванов В.К., Щербаков А.Б., Усатенко А.В. Структурно-чувствительные свойства и биомедицинские применения нанодисперсного диоксида церия // Успехи химии. 2009. – Т. 78. – №9. – С. 924–941.
9. Baranchikov A. E., Polezhaeva O.S., Ivanov V.K., Tretyakov Y.D. Lattice expansion and oxygen nonstoichiometry of nanocrystalline ceria // CrystEngComm. 2010. – Vol. 12. – № 11. – P. 3531—3533.
10. Tsunekawa S.,Sivamohan R., Ohsuna T., Takahashi H., Tohji K. Ultraviolet absorption spectra of CeO2 nanoparticles // Mater. Sci. Forum. 1999. – Vol. 315–317. – P. 439–445.
11. Иванов В. К. и др. Необычные свойства диоксида церия // Природа. – 2011. – №. 3. – С. 47-57.
12. Шевченко А. А. Физикохимия и механика композиционных материалов // М.: Профессия. – 2010.
13. Кербер М. Л. и др. Полимерные композиционные материалы: структура, свойства, технология: учеб. пособие // СПб.: Профессия. – 2008. – C. 560.
14. Берлин А. А. Современные полимерные композиционные материалы (ПКМ) // Сталь. – 1995. – Т. 35. – С. 2.
15. Ершова О. В. и др. Современные композиционные материалы на основе полимерной матрицы //Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2015. – №. 4-1. – С. 14-18.
16. Тугов И.И., Кострыкина Г.И. Химия и физика полимеров: Учебное пособие для вузов. – М.: Химия, 1989. – 432 с.
17. Ремпель А. А. Нанотехнологии, свойства и применение наноструктурированных материалов // Успехи химии. – 2007. – Т. 76. – №. 5. – С. 474-500.

Весь текст будет доступен после покупки