ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
|
ИСТИНА ФИЦ ПХФ и МХ РАН |
||
Данный проект направлен на изучение влияния фактора предварительной ориентации частично кристаллического полимера на его структурно-механический отклик при последующем деформировании на воздухе и в физически активных жидких средах по механизму делокализованного крейзинга на примере пленок полиэтилена высокой плотности (ПЭВП). Исследования в рамках проекта включают в себя разработку методик предварительной ориентации экструдированных пленок ПЭВП при вытяжке полимера при повышенных температурах ниже температуры плавления полимера на воздухе и при предварительном растяжении пленок ПЭВП в физически активной жидкой среде; изучение влияния степени предварительной ориентации ПЭВП в широком диапазоне ее изменения (от 25% и выше) на механические характеристики и структурный отклик полимера при его последующем деформировании на воздухе и в физически активных жидких средах по механизму делокализованного крейзинга; исследование влияния природы физически активной жидкой среды на особенности протекания делокализованного крейзинга предварительно ориентированных образцов ПЭВП в сравнении с исходными пленками ПЭВП. Данный проект включает в себя проведение систематических исследований механических свойств и структурной эволюции ПЭВП в процессе делокализованного крейзинга такими современными физико-химическими методами, как динамометрия, метод дифференциальной сканирующей калориметрии, методы оптической и электронной микроскопии, метод жидкостного проницания под действием градиента давления и пр. Исследования в рамках данного проекта представляют фундаментальный интерес как с точки зрения изучения влияния фактора предварительной ориентации полимера на процесс крейзинга, так и с точки зрения исследования влияния особенностей структурной организации полимера и природы ФАЖС на особенности протекания делокализованного крейзинга частично кристаллических полимеров. Кроме того, исследования в рамках заявляемого проекта представляют собой несомненную практическую важность с точки зрения направленного получения эффективных и механически прочных нанопористых полимерных материалов (сорбентов, мембран, дышащих материалов, пористых полимерных субстратов и пр.), а также нанокомпозиционных функциональных материалов на их основе.
Будут исследованы механические характеристики исходных экструдированных пленок ПЭВП в двух взаимно перпендикулярных направлениях (вдоль направления машинной вытяжки и поперек оси экструзии) для проведения оценки степени исходной структурной анизотропии частично кристаллического полимера и выбора режима и направления предварительной ориентации; будет изучен процесс деформирования пленок исходного частично кристаллического ПЭВП в физически активной жидкой среде по механизму делокализованного крейзинга; будет разработана методика получения образцов ПЭВП с различной степенью предварительной ориентации (от 25% и выше) при одноосной вытяжке исходных ПЭВП образцов на воздухе при повышенных температурах ниже температуры плавления ПЭВП и отработка температурно-временного режима получения образцов; будет разработана методика получения образцов ПЭВП с различной степенью предварительной ориентации при одноосной вытяжке исходных ПЭВП образцов в жидкой среде и исследовано влияние степени предварительной ориентации на механические свойства ПЭВП пленок при последующем деформировании полимера на воздухе и в физически активной жидкой среде и проведено сравнительного анализа с поведением в аналогичных условиях пленок исходного ПЭВП; будет изучено влияние степени предварительной ориентации ПЭВП на структурные параметры полимера и их эволюцию в процессе деформирования предварительно ориентированных пленок в присутствии ФАЖС по механизму делокализованного крейзинга в сравнении с поведением в аналогичных условиях пленок исходного ПЭВП , а также исследована проницаемость деформированных ПЭВП образцов методом проницания жидкостей под действием градиента давления.
Фундаментальные исследования авторов данного проекта послужили основой для разработки научного направления по созданию нового поколения нанокомпозиционных полимерных материалов с заданными функциональными характеристиками за счет введения в полимер различного рода функциональных добавок при его деформировании по механизму крейзинга таких, как красители, сенсорные добавки, металлы, антибактериальные добавки, антипирены и пр.Работы прикладного характера по введению модифицирующих добавок в полимеры, в том числе ПЭВП, были оформлены в виде отечественных и зарубежных патентов. В ходе проведения широкого круга фундаментальных и прикладных работ впервые были разработаны и предложены современные экспериментальные и теоретические подходы, в том числе и новые оригинальные подходы, к описанию крейзинга полимеров, а также обозначен круг физико-химических методов, позволяющих в полной мере охарактеризовать данный процесс и изучить структуру полимерных материалов (метод дефектоскопии с использованием контрастирующих красителей, метод сканирующей электронной микроскопии, метод трансмиссионной микроскопии, метод дифференциальной сканирующей калориметрии, метод световой микроскопии и поляризационной микроскопии и пр.). Данный проект полностью опирается на научные разработки коллектива в области крейзинга полимеров в жидких средах и будет выполнен на современном уровне с использованием разнообразных физико-химических методов. Оригинальные результаты авторов проекта, лежащие в основе предлагаемого проекта, опубликованы в виде тезисов отечественных и международных конференций, обзоров и научных статей, а также патентов в России и за рубежом.
грант РФФИ |
# | Сроки | Название |
1 | 9 января 2017 г.-31 декабря 2017 г. | Влияние фактора предварительной ориентации на процесс делокализованного крейзинга пленок полиэтилена высокой плотности |
Результаты этапа: Изучены механические характеристики исходных экструдированных пленок частично кристаллического ПЭВП (модуль упругости, предел текучести, область стационарного развития деформации) в двух взаимно перпендикулярных направлениях (вдоль направления машинной вытяжки и поперек оси экструзии) и проведена оценка степени исходной структурной анизотропии частично кристаллического полимера. На основании полученных результатов выбрано направление предварительной ориентации - вдоль направления машинной вытяжки ПЭВП. Изучен процесс деформирования пленок исходного частично кристаллического ПЭВП в физически активной жидкой среде (ФАЖС) по механизму делокализованного крейзинга. Разработаны методики получения образцов ПЭВП с различной степенью предварительной ориентации (50% и выше) при одноосной вытяжке исходных ПЭВП образцов на воздухе при повышенных температурах ниже температуры плавления ПЭВП. Разработаны методики получения образцов ПЭВП при одноосной вытяжке исходных ПЭВП образцов в физически активной жидкой среде. Установлено влияние степени предварительной ориентации на механические свойства ПЭВП пленок (модуль упругости, предел текучести, область стационарного развития деформации) при последующем деформировании полимера на воздухе и в ФАЖС и проведено сравнение с поведением в аналогичных условиях пленок исходного ПЭВП. | ||
2 | 1 января 2018 г.-31 декабря 2018 г. | Влияние фактора предварительной ориентации на процесс делокализованного крейзинга пленок полиэтилена высокой плотности |
Результаты этапа: на данном этапе выполнения работы по проекту в 2018 году изучена структура предварительно ориентированных при повышенной температуре (100°C) пленок ПЭВП, а также установлено влияние степени их предварительной ориентации на изменение структурных параметров полимера в процессе деформирования в ФАЖС по механизму делокализованного крейзинга современными физико-химическими методами (динамометрии, проницания жидкостей под действием градиента давления и пр.). Показано, что по мере увеличения степени предварительной ориентации (при 100°C) пленок ПЭВП от 50 до 75% эффективность крейзинга в гептане снижается, и формируется более мелкодисперсная пористая структура по сравнению с пористой структурой исходного ПЭВП. При увеличении степени предварительной ориентации до 100% при повышенной температуре крейзинг ПЭВП полностью подавлен. Исследована структура предварительно ориентированных в ФАЖС (при комнатной температуре) пленок ПЭВП и показано, что повторное деформирование таких образцов как в ФАЖС, так и на воздухе сопровождается развитием пористости и формированием открытопористой структуры. Изучен процесс циклического нагружения предварительно ориентированных в ФАЖС пленок ПЭВП и происходящих при этом структурных перестроек, а также показано, что для таких образцов полукристаллического ПЭВП характерна большая обратимая деформация. Исследован характер обратимой деформации при циклическом нагружении предварительно ориентированного ПЭВП и определены параметры пористой структуры предварительно ориентированных в ФАЖС пленок ПЭВП при циклическом нагружении. Показано, что проведение предварительной ориентации ПЭВП в физически активных жидких средах можно рассматривать как способ получения жесткоэластичных материалов со всем комплексом присущих данному классу материалов свойств. Установлено, что такой метод получения жесткоэластичных материалов с высоким уровнем пористости до 40 об.% и размерами пор до 25 нм является универсальным не только для ПЭВП, но и для других полукристаллических полимеров, таких как ПП и ПТФЭ. На примере модельной системы полимер – краситель (Родамин 6 G ) исследованы возможности создания нанокомпозиционных полимерных материалов на основе предварительно ориентированных полиолефинов. Изучено влияние природы ФАЖС на структурно-механический отклик исходного ПЭВП при его деформировании в присутствии ФАЖС по механизму делокализованного крейзинга. Показано, что с увеличением активности жидкой среды происходит понижение механических характеристик полимера. Установлено, что максимальная пористость при развитии делокализованного крейзинга в ПЭВП достигается при использовании алифатических углеводородов в качестве физически активных жидких сред и снижается по мере перехода к алифатическим спиртам и их водным растворам. Эффективность делокализованного крейзинга с точки зрения развития пористости определяется степенью набухания ПЭВП. Показано, что параметры нанопористой структуры ПЭВП полимера зависят от природы среды и размер пор снижается по мере снижения эффективности жидкой среды. | ||
3 | 1 января 2019 г.-31 декабря 2019 г. | Влияние фактора предварительной ориентации на процесс делокализованного крейзинга пленок полиэтилена высокой плотности |
Результаты этапа: Проведена оценка влияния фактора предварительной ориентации на структурные изменения полимера в процессе делокализованного крейзинга (геометрические размеры, пористость, размеры пор). Впервые установлено наличие критической степени предварительной ориентации ПЭВП, при которой делокализованный крейзинг оказывается полностью подавленным. Показано, что критическая степень предварительной ориентации ПЭВП зависит от природы физически активной жидкой среды. Предложен новый подход для получения жесткоэластичных материалов при предварительной ориентации частично кристаллических полимеров (ПЭВП, ПП) в ФАЖС. Проведены систематические исследования механических свойств и структурных особенностей полимеров в процессе делокализованного крейзинга такими современными физико-химическими методами, как метод динамометрии, метод дифференциальной сканирующей калориметрии, методы оптической и электронной микроскопии, атомно-силовой микроскопии, метод контрастирования пористой структуры полимера красителями, метод низкотемпературной сорбции азота, метод жидкостного проницания под действием градиента давления, дифракции рентгеновских лучей в больших углах и др. Изучено влияние природы физически активной жидкой среды на делокализованный крейзинг предварительно ориентированных пленок ПЭВП при проведении сравнения с поведением исходных экструдированных пленок ПЭВП. Полученные результаты представляют интерес как с точки зрения изучения влияния степени предварительной ориентации полимера на процесс крейзинга, так и с точки зрения исследования влияния исходной структуры полимера и природы ФАЖС на особенности протекания делокализованного крейзинга частично кристаллических полимеров. Результаты, полученные при выполнении проекта, имеют также практическую значимость для направленного получения нанопористых полимерных материалов (сорбентов, мембран, пористых полимерных субстратов и пр.), а также нанокомпозиционных материалов на основе полиолефинов. |
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".