Введение к работе
Актуальность работы.
Целлюлоза является одним их наиболее распространенных природных полимеров, имеющих практически неисчерпаемую сырьевую бачу. Однако перевод макромолекул целлюлозы в вязкотекучее состояние in расплава невозможен, т.к. температура плавления целлюлозы выше се температуры разложения. Традиционным путем перевода целлюлозы в вячкотекучее состояние является се химическая модификация с образованием растворимых эфиров. Такой процесс переработки является многоступенчатым и экологически вредным. За последние два десятилетия было найдено, что наиболее подходящим растворителем для целлюлозы является Ы-метилморфолип-М-оксид (ММО). Экологическая чистота этого растворителя и высокая активность вчанмодейепшя с целлюлозой инициировали интенсивные исследования процессов растворения и свойств растворов в целях создания оптимальной технологии получения пленок и волокон. Недавно был рачработан способ получения концентрированных целлюлозных растворов с использованием предварительной твердофазной обработки полимера с ММО в условиях одновременного воздействия сдвиговых деформаций и сжатия. 15 литературе имеется лишь несколько работ, посвященных изучению реологических свойств растворов целлюлозы в ММО. Одни из них носят характер предварительных исследований, в других изучение расі воров осложнялось их фазовой неоднородностью. II эти связи являемся актуальным проведение комплексных исследований реологических свойств таких растворов.
Цели исследования.
1. Комплексное реологическое изучение растворов целлюлозы в ММО
при непрерывном и периодическом (динамическом) деформировании в
области их линейного и нелинейного вязкоунругого поведения.
2. Изучение влияния неионогенного полимерного поверхностно-
активного вещества на реологические свойства этих расі воров.
3. Исследование реологического поведения растворов смесей целлюлозы
и жидкокристаллического полимера в ММО и изучение сформованных из
них микрокомпозитов.
Научная новизна работы.
Исследование реологических свойств растворов целлюлозы и ее смесей с ЖК-полимсром, а также с добавками ІІЛВ в ММО позволило: 1. установить концеи і рационные и температурные эависимосш комплекса реологических характеристик растворов целлюлозы (нмоюновекпе и неныотоновскне вязкое 131, динамические модули упругости п потерь, модуль упругости при непрерывном
деформировании, спектр распределения времен релаксации);
-
показать, что в области концентраций до ~20% вязкость растворов подчиняется закономерностям, характерным для растворов гибкоцепных полимеров. При более высоких концентрациях целлюлозы растворы являюіся структурированными системами с резко возрастающими вязкостью, жергпен активации течения и временами релаксации;
-
установить, что целлюлоза образует в растворе в ММО сетку узлов межмолекулярных контактов, плотность которой значительно выше нлошости сетки в растворах тнбкоцепных полимеров, что приводит к значительному повышению упругости растворов при малых и больших напряжениях сдвига;
-
усіаповигь, чіо добавление к растворам целлюлозы в ММО малых количеств пеионоїенного ІІЛІЗ - полизтшіепгликоля приводит к их скольжению вдоль стенок канала и ускоряет течение;
-
показан», что добавка к расі ворам целлюлозы ЖК полимера приводит к значшелыюму снижению вязкости растворов и к увеличению прочности сформованного из них микрокомпозита "in situ" при малых (-10-20%) содержаниях ЖК компонента.
Практическая значимость работы. Результат проведенного исследования являюіся сірукіурпо-реологическим обоснованием процессов получения волокон и пленок из растворов целлюлош в ММО. Они могут быть использованы для выбора ошпмальпых параметров режима переработки растворов, в число которых входят концентрация раствора и температура, дозировка добавки ІІЛВ и ЖК компонента.
В диссертации защищаются:
-
Закономерности изменения вязких, упругих и вязкоуиругих свойств расі ворон целлюлозы в ММО в завнепмосш от гемпераіурьі и концешрации целлюлозы в расіворе.
-
Корреляция динамических и стационарных реологических свойств зі их расі воров.
-
Проявление эффекта скольжения целлюлозных растворов по каналам при введении в них добавок полизтиленгликоля.
-
Влияние добавок ЖК-полимера на вязкость растворов целлюлозы в ММО и механические свойства сформованного из них композишого материала.
Апробация работы. Маїериальї работы доложены и обсуждены на 18-м симпозиуме по реологии, Карачарово. 1096т; на Международной конференции "Фунда-
ментальные проблемы пауки о полимерах " (к 90-летию академика В.Л.Картина), Москва, 1997г. и па научной конференции ИПХС 1'ЛН, 1997г.
Публикации.
11о теме диссертации опубликовано 5 работ в научном печати.
Объем и структура диссертации.
