Введение к работе
. Актуальность проблемы. Прогресс в создании новых конструкционных и функциональных материалов в значительной мере связан с эазработкой композиций на основе полимерных смесей. В ряде случаев /дается создать материалы, сочетающие ценные свойства компонентов їли даже обладающие комплексом уникальных свойств. Композиционные материалы такого рода получают все более широкое распростра,-тение в различных областях, в том числе связанных с действием ионизирующих излучений (от медицины до атомной энергетики и космичес-сой техники). В то же время, возрастает интерес к возможности использования радиационного модифицирования для улучшения свойств композиционных материалов и придания им дополнительных характеристик. 3 этой связи проблема исследования особенностей радиационно-хими-*еских процессов в гетерогенных полимерных системах различного состава и микростуктуры приобретает очевидную актуальность.
Тем не менее, анализ литературы показывает, что до последнею зремени использовался преимущественно эмпирический подход к реше-чию этой проблемы, состоящий в изучении влияния излучения на конфетные эксплуатационные характеристики материала в определенных /словиях. Полученные данные не позволяют судить о механизме радиа-дионно-химических процессов и прогнозировать радиационно-химичес-<ое поведение систем при варьировании их состава, микроструктуры и условий облучения. Таким образом, научные основы радиационной химии гетерогенных полимерных систем разработаны крайне слабо, а экспериментально-методические подходы к решению проблемы не развиты. В значительной мере это связано со сложностью надмолекулярной л химической структуры полимерных смесей, существенно затрудняю-дей интерпретацию результатов. Практически отсутствуют работы, похищенные спектроскопическим исследованиям радиационной химии ;месевых полимерных систем в условиях, сводящих к минимуму влияние зторичных процессов, т.е. при достаточно низких температурах. Между іем, такие исследования могут дать информацию не только о составе продуктов радиолиза, но и об их пространственном распределении, что позволяет восстановить картину ранних стадий радиационно-химичес-<их процессов. Кроме того, использование спектроскопических мето-цов позволяет получать дополнитепьную информацию о структуре ис-гледуемых систем. Настоящая работа является одной из первых попыток систематического применения низкотемпературных спектроскопи-ієскілк измерений для анализа радиационно-химических эффектов в змесевых полимерных системах.
В качестве объекта исследований были, выбраны системы поликарбонат (ПК)/полиалкилентерефталат на различных стадиях процесса переработки. Смеси Такого рода являются основой для получения перспективных конструкционных материалов. Особенностью этих систем является постепенное изменение химического и фазового состава по мере смешения компонентов в расплаве вследствие протекания реакции переэтерификации между ними с образованием блок- и статистических сополимеров. Прохождение реакции легко обнаруживается спектроскопическими методами. Таким образом, системы ПК/полиалки-лентерефталат могут служить моделями для изучения влияния физической диффузии и химического взаимодействия компонентов смесей на радиационно-химические процессы.
В настоящей работе использован подход, основанный на сочетании методов низкотемпературной ИК- и ЭПР-спектроскопии, который позволяет характеризовать как парамагнитные, так и диамагнитные продукты радиолиза. Этот подход был разработан в Лаборатории радиационной и физической модификации полимеров НИФХИ им. Л.Я. Карпова и успешно использовался для исследований механизмов ради-ационно-химических процессов в полимерах. Настоящая работа является продолжением и развитием этих исследований.
Цели работы состояли в следующем:
-
Получить экспериментальные данные о составе и локализации продуктов радиолиза ПК, полиалкилентерефталатов и смесей на их основе при низких температурах.
-
Изучить влияние фазовой и химической структуры смесей ПК/полиал-килентерефталат на радиационно-химические эффекты в них.
-
Разработать экспериментально-методические подходы к спектроскопическим исследованиям радиационно-химических эффектов в многокомпонентных полимерных системах.
Научная новизна. Впервые систематически исследовано образование диа- и парамагнитных частиц в полимерных смесевых системах с различной химической и фазовой структурой спектроскопическими методами. Получены данные о локализации продуктов радиолиза ПК и полиалкилентерефталатов, а также смесей на их основе. Продемонстрирована высокая структурная чувствительность сигналов ЭПР радикальных пар, образуюзующихся из ПК-компонента. Для терефталатов впервые получены прямые данные об образовании радикалов циклогексади-енильного типа при радиолизе.
Практическая ценность, Предложен подход, позволяющий анализировать распределение первичных радиационно-химических эффектов в
іногокомпонентньїх полимерных системах различного состава и микро-труктуры на основе данных низкотемпературных спектроскопических сследований. Этот подход может быть полезным для прогнозирования адиационной стойкости и возможностей радиационного модифициро-ания новых композиционных полимерных материалов. Обнаружен "за-;итный" эффект фгалатных звеньея на радиационно-химическую де-трукцию ПК в смесях, приводящий к повышению радиационной тойкости систем ПК/лояиалкилентерефталат, что расширяет возмож-ости использования соответствующих композиционных материалов в элях ионизирующих излучений.
Основные защищаемые положения. Смешение ПК с полиалкилентерефталатом приводит к подавлению адиационной деструкции главной цепи ПК вследствие передачи энер-ш от ПК фталатному компоненту.
При радиопизе ПК часть молекул СО локализуется вблизи отрицатель-jix ионов, что обнаруживается спектроскопическими исследованиями, заимодиффузия компонентов в смеси приводит к снижению вероятие іи этого процесса.
Межцентровое расстояние в радикальных парах, разделенных молеку-)й СО, возникающих при низкотемпературном радиолизе ПК, чувстви-:льно к изменению надмолекулярной структуры полимера. Смешивание < с полибутилентерфталагом (ПБТФ) приводит к значимому снижению ;жцентрового расстояния вследствие облегчения релаксации цепей ПК процессе формирования смесевого образца.
Апробация работы^ Результаты работы доложены на Международ-ІМ семинаре "Радиационная сюйкосгь материалов в условиях косми-ского пространства" (Обнинск, 1993), Международной конференции і химии низких темпераіур (Москва, 1994), Совещании по радиаци-ной химии, посвященное 100-летию со дня рождения Н.А. Бах іосква, 1995), на конкурсах-конференциях НИФХИ им. ЛЯ. Карпова. Публикации, По материалам диссертации подготовлено 4 публика-
!И.
Объем И. структура диссертации,. Диссертация состоит из введе-
я, пяти глав, выводов и списка литературы, включающего 171 назва-
е. Диссертация изложена на страницах машинописного текста,
пгачая 5 таблиц и 53 рисунка.
