Введение к работе
Актуальность работы. Диссертационная работа посвящена
изучению линейных нитраминов, их азидозамещенных, а так же
азидопроизводных N-нитрооксазолидинов, . как . . возможных
пластификаторов для энергетических материалов на основе нитратов целлюлозы (НЦ). Пластификация НЦ,; являясь эффективным способом модификации структуры и свойств полимеров, решает ряд задач, связанных с регулированием комплекса физико-механических и технологических характеристик энергонасыщенных материалов. Другой специфической задачей пластификаторов, для энергонасыщенных материалов является регулирование их энергетических свойств. Отличительной особенностью пластификаторов, содержащих азидные и нитраминные группы, является их высокая пластифицирующая способность. Эти классы пластификаторов, по сравнению с нитроэфирными соединениями, изучены в значительно меньшей степени.
Судя по литературным источникам, интерес к органическим азидам и нитраминам, как пластифицирующим компонентам энергетических материалов, в последние годы значительно увеличился в связи с тем, что эти соединения имеют высокую энтальпию образования и содержат значительное количество азота. Использование подобных пластификаторов особенно эффективно при получении составов с низкой температурой горения и повышенным объемом легких газов. Такие требования, предъявляют, например, к газогенерирующим материалам, применяемым в различных областях техники. Высокая пластифицирующая способность пластификаторов облегчает возможность ввода в материал наполнителей для направленного регулирования различных свойств материала. Таким образом, изучение пластификации НЦ нитраминами и азидами представляет не только теоретический, но и практический интерес.
Самостоятельной задачей работы, имеющей не только теоретическое, но и практическое значение, является получение новых сведений о термодинамике пластификации НЦ и уточнению особенностей формирования структурно-механических свойств пластифицированного полимера. Эти сведения ., необходимы - при разработке составов, обладающих нужным запасом термодинамической устойчивости. Они также полезны при проведении исследований по регулированию физико-механических характеристик, материалов на основе пластифицированных НЦ.
Цель и задачи работы. Цель работы состояла в комплексном
изучении линейных нитраминов, их азидозамещенных, а так же
азидопроизводных N-нитрооксазолидинов, как возможных
пластификаторов НЦ. Конкретные задачи работы заключались в изучении диффузионной активности и термодинамической
совместимости пластификаторов с НЦ, изучении фазового состояния
закономерностей формирования деформационных свойств
пластифицированных НЦ.
Научная новизна работы:
Впервые получены данные о диффузионной активности и термодинамической совместимости пластификаторов ТА (смесь линейных нитраминов и их азидозамещенных соединений) и МАНО (азидопроизводные N-нитрооксазолидинов) с НЦ. Показано, что по этим характеристикам новые пластификаторы значительно превосходят классические нитроэфирные пластификаторы
Показано, что эффективность пластификаторов ТА и МАНО, характеризуемая их влиянием на температуру стеклования и деформационные свойства пластифицированных НЦ, значительно превосходят нитроэфирные пластификаторы. Предложен механизм влияния химического строения молекул МАНО на пластифицирующую эффективность, связанный с влиянием количества азидометильных групп и их пространственного расположения на дипольный момент молекул пластификатора.
Впервые получены данные о физико-химических свойствах (температуры стеклования, плавления и кипения, термическая стабильность, давление насыщенного пара и энтальпия испарения) новых пластификаторов ТА и МАНО.
Впервые показано, что при взаимодействии пластификаторов ТА и МАНО с НЦ возможно образование молекулярных комплексов.
Практическая значимость работы. Результаты исследования комплекса физико-химических свойств ' пластификаторов и пластифицированных НЦ позволяют рекомендовать пластификаторы ТА и МАНО для использования в энергонасыщенных материалах (например, газогенерирующих составах) с улучшенным комплексом технологических, физико-механических характеристик и пониженной температурой продуктов горения.
В диссертации защищаются:
Экспериментальные данные по физико-химическим свойствам пластификаторов.
Экспериментальные данные по диффузионной активности и термодинамической совместимости пластификаторов с НЦ.
Экспериментальные данные по влиянию пластификаторов на деформационные свойства пластифицированных НЦ.
Экспериментальные данные, подтверждающие механизм формирования сегрегационной структуры пластифицированных
НЦ, связанный с образование молекулярных комплексов пластификатора с полимером.
Апробация работы. Основные результаты работы доложены: на 36-й и 37-й Международных конференциях «Energetic Materials», Карлсруэ, Германия, 2005 и 2006 г.г. (2 сообщения); на XIX Международной конференции молодых ученых по химии и химической технологии «МКХТ-2005», Москва, 2005 г. (3 сообщения); на Всероссийской научно-технической конференции «Успехи в специальной химии и химической технологии», Москва, 2005 г.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 статьей.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, литературного обзора, экспериментальной части, выводов, списка литературы, включающего 108 источников и приложения. Работа изложена на 163 страницах машинописного текста, содержит 145 рисунок и 21 таблицу.
