Взаимосвязь физико-механических и теплофизических свойств гетерогенных систем на основе линейных полимеров. тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.19 ВАК РФ

Ь ^ МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ УКРАЇНИ

^ РІВНЕНСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ПЕДАГОГІЧНИЙ ІНСТИТУТ

СІДЛЕЦЬКИИ Валентин Олександрович

УДК 678:620.178.1:541.6:536.4

ВЗАЄМОЗВ'ЯЗОК ФІЗИКО-МЕХАНІЧНИХ І ТЕПЛОФІЗИЧНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ ГЕТЕРОГЕННИХ СИСТЕМ НА ОСНОВІ ЛІНІЙНИХ ПОЛІМЕРІВ

01.04.19 - фізика полімерів

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичнгос наук

Рівне - 1998

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в науковій лабораторії фізики високомолекулярних спо кафедри фізики Рівненського державного педагогічного інституту.

Науковий керівник:

доктор хімічних наук, професор Колупаєв Бо] Сергійович, ректор Рівненського державного педг гічного інституту.

Офіційні опоненти:

доктор фізико-математичних наук Альо Олександр Давидович, завідувач лабораторії фіз рідин та фазових переходів Київського універсиі їм. Тараса Шевченка;

доктор хімічних наук, професор Шіілол Вале Васильович, завідувач відділу молекулярної фіз полімерів Інституту хімії високомолекулярних спо НАН України, м. Київ.

Провідна установа:

Львівський державний університет ім. І.Франка, кафе, фізичної і колоїдної хімії.

Захист відбудеться " ЯУ" У{іу9м 1998 р. оіО годіші на засід? Спеціалізованої вченої ради К 47.053.01 в Рівненському держави педагогічному інституті Міністерства освіти України за адресою: м. Рівне, і Остафова, 31, факс (0362) 22-12-31.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Рівненського державі педагогічного інституту за адресою: 266000, м. Рівне, вул. Остафова, 31.

Автореферат розісланий" £3 "Jl/Cf/lQfLCWCL-1998 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради, кандидат

фізико-математичних наук, доцент Бордюк N

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми.

Раціональне застосування полімерних матеріалів можливе лише у випадку достовірного знання факторів, які визначають і формують необхідний комплекс їх фізико-хімічних властивостей. Тому однією з найважливіших проблем з 'гасла тих, що розв'язуються сучасною фізикою полімерів, є встановлення залежності між структурою матеріалу на різних рівнях її організації, характером теплового руху і всією сукупністю макроскопічних властивостей полімерів. В цьому ж плані не менш важливіш є питання детального вивчення та практичної реалізації можливих напрямів і характеру зміни цих властивостей під впливом температурних і силових полів різної природи, виявлення та аналізу принципових закономірностей поведінки полімерів у тих чи інших умовах. - — .

З цієї точки зору особливої ваги набуває комплексний розгляд властивостей матеріалів і встановлення на його основі ваємозв'язку між рядом фізичних характеристик полімерних систем та особливостей структурної організації композицій. Такий підхід дозволяє краще проаналізувати енерго-обмінні процеси, що відбуваються в полімерних системах. Крім того, його реалізація відкриває певні можливості регулювання та прогнозування властивостей полімерів та композицій на їх основі.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Виконання роботи проводилось в рамках комплексних досліджень наукової лабораторії фізики високомолекулярних сполук та кафедри фізики Рівненського державного педагогічного інсгшуту згідно тем “Дослідження шляхів напрямленої модифікації властивостей гетерогенних полімерних і дисперсних систем” і “Шляхи напрямленого регулювання релаксаційних і термічних властивостей гетерогенних полімерних систем на основі гнучкодаяцю-гових полімерів”, та згідно держбюджетної науково-дослідної роботи Міністерства освіти України “Напрямлене регулювання електричних та теплофізичних властивостей гетерогенних полімерних систем під дією електричних та магнітних полів” (01.01.94-01.02.98).

Робота координувалась Науковою Радою НАН України “Полімерні композиційні матеріали” і є частиною комплексної теми “Шляхи напрямленого регулювання релаксаційних і термічних властивостей гетерогенних полімерних систем на основі гнучколанцюгових полімерів” (номер державної реєстрації 05.86.0000210).]

Мета і задачі досліджень.

- Дослідити залежність механічних і теплових властивостей лінійних полімерів від структурних і енергетичних параметрів матеріалів.

- На основі потенціалу міжмолекулярної взаємодії встановиш залежність між мікро- та макровластивостями полімерних систем.

- Обгрунтувати та оцінити параметр жорсткості лінійних полімерів та ПВХ-систем у блочному стані.

- Проаналізувати можливість комплексного підходу до розгляду фізичних властивостей полімерних систем і встановлення на його основі взаємозв'язку між фізико-механічними і теплофізичними характеристиками полімерів.

- Використовуючи отримані функціональні і кореляційні залежності для структурно-механічних, динамічних і теплофізичних характеристик гетерогенних полімерних систем, розглянути перспективи напрямленого регулювання та прогнозування комплексу їх властивостей.

Наукова новизна отриманих результатів.

Встановлено залежність комплексу властивостей лінійних полімерів та композицій на їх основі від структурно-енергетичних параметрів полімерних систем.

- Обгрунтовано фактор впливу параметрів жорсткості макромолекул лінійних полімерів на їх механічні і теплофізичні характеристики.

- Отримано аналітичні співвідношення для визначення параметра жорсткості структурних елементів блочних лінійних полімерів та композицій на їх основі.

- Встановлено залежності між фізико-механічними, теплофізичними, в’яз-копружними характеристиками гетерогенних систем на основі лінійних полімерів

Практичне значения отриманих результатів.

- Отримані кореляційні співвідношення дають можливість проводити кількісну оцінку макрохарактеристик полімерних матеріалів на основі числових значень їх структурних параметрів.

- Показано, що характер зміни комплексу властивостей полімерних систем при їх модифікації шляхом введення високодислрерсних наповнювачів безпосередньо повязаний з зміною жорсткості структурних елементів ПКМ.

- Встановлені залежності між фізико-механічними і теплофізичними характеристиками лінійних полімерів та їх гетерогенних систем можуть бути використані для прогнозування комплексу властивостей полімерних композиційних матеріалів.

Особистий внесок здобувана полягає в творчій та безпосередній участі в проведенні теоретичних і експериментальних досліджень, оформленні результатів у вигляді публікацій і доповідей, самостійному узагальненню окремих етапів експериментальних досліджень дисертаційної роботи в цілому.

з

Апробація результатів дисертації. Основні положення дисертаційної роботи доповідались на: науково-практичній конференції “Наукоємні технології подвійного призначення” (м.Київ, 1994 р.), Другій Всеукраїнській конференції “Шляхи удосконалення фундаментальної і професійної підготовки вчителів фізики” (м.Київ, 1995 р.), Восьмій Українській конференції з висо-комолекулярних сполук (м.Київ, 1996р.), Всеукраїнській науковій конференції “Енергообмінні процеси в гетерогенних полімерних і дисперсних системах та впровадження їх в навчальний процес” (актуальні питання фі-зико-хімії гетерогенних полімерних і дисперсних систем) (м.Рівне, 1997р.), Третій Всеукраїнській науковій конференції “Фундаментальна та професійна підготовка фахівців з фізики” (м.Київ, 1998 р.), щорічних звітних наукових конференціях професорсько-викладацького складу Рівнеського пед-інстшуіу (1993 - 1998 рр.).

Публікації. Основний зміст дисертації опубліковано в 19 статтях в наукових журналах та збірниках науковнх праць і 8 тезах доповідей конференцій.

Структура та обсяг роботи. Дисертаційна робота складається із вступу, трьох розділів, висновків і списку використаних джерел. Повний об'єм роботи складає 145 сторінок машинодруку і вмішує 18 рисунків, 11 таблиць та 167 джерел використаної літератури.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обгрунтовується вибір теми та її актуальність, формулюються завдання досліджень та основні положення, що виносяться на захист, відмічаються наукова новизна і практична значимість отриманих результатів.

У першому розділі проведено коротиш огляд сучасних уявлень про структуру лінійних полімерів та гетерогенних систем на їх основі з точки зору системного підходу. Аналізується залежність фізичних властивостей полімерних систем від структурно-чутливих параметрів матеріалів. Показано принципову можливість комплексного підходу до опису властивостей полімерів і встановлення на його основі взаємозв'язку між фізико-механіч-ними і теплофізичними характеристиками полімерних систем.

У другому розділі обгрунтований вибір об'єктів і методів дослідження.

Основним об'єктом досліджень був вибраний типовий представник лінійних гнучколанцюгових полімерів - промисловий полівінілхлорид (ПВХ) суспензійної полімеризації марки С - 65 з ММ 1,4-105, а також компо-зиції на його основі. Як наповнювачі використовувались високодисперсні порошки вольфраму (Щ, міді (Си), заліза (Те), а також полівінілбутираль (ПВБ) марки ГШІ (ТОСТ 9493-73) з ММ 5-104.

Зразки для експериментальних досліджень готувались методом механічного змішування ПВХ з ПВБ і високодисперсними наповнювачами з по-

дальшим пресуванням отриманих сумішей в Т-р режимі при температурі 403 К і тиску 10 МПа з наступним охолодженням до 293 К при швидкості охолодження 4 К/хв. Якість зразків контролювати за допомогою металографічного мікроскопа “МИМ-8М” та ультразвукового дефектоскопа.

Динамічні механічні характеристики ПВХ-композицій досліджувались за допомогою ультразвукової установки, розробленої в лабораторії фізики високомолекулярних сполук Рівненського державного педінституту, робота якої грунтується на принципі диференціального вимірювання швидкостей поздовжньої (Ух) і поперечної (V,) УЗ-хвиль та відповідних коефіцієнтів їх поглинання (<хі, а(). Похибка вимірювання для поздовжньої і поперечної швидкостей поширення становить відповідно: єУі= 0,5 %, еу = 1,5 %, а

для коефіцієнтів поглинання - єа[ і = 8 -5- 10 %.

Експериментальні дослідження температурної залежності густини і коефіцієнта об'ємного теплового розширення ПВХ-композицій проводились методом об'ємної дилатометрії. Як термостатуюча рідина було використано силіконове масло, температурна залежність густини якого визначалась за плавленим кварцем. Швидкість нагріву контролювалась за допомогою регулятора температур і становила 2-3 К/хв.

Математичну обробку та аналіз результатів експериментальних досліджень проводили за допомогою ЕОМ, використовуючи спеціально розроблене програмне забезпечення.

В третьому розділі представлені результати комплексного дослідження механічних, в'язкопружних, теплофізичних та структурно-енергетичних характеристик лінійних полімерів і композицій на основі ПВХ.

Враховуючи, що вся специфіка комплексу властивостей полімерних матеріалів обумовлена, перш за все, особливостями молекулярної будови, основною з яких є наявність ланцюгових молекул, основним кореляційним параметром, який використовувався для встановлення взаємозв'язку між механічними і теплофізичними характеристиками полімерів, було вибрано параметр гнучкості (жорсткості) макромолекул.

На основі уявлень про те, що модуль пружності (Е) лінійних полімерів визначається, крім інших факторів, інтенсивністю міжмолекулярних взаємодій і параметрів, які визначаються гнучкістю макромолекул, було проаналізовано залежність величини £ від густини енергії когезії (я) і сторичного фактора (а)

Розрахунки, проведені методом найменших квадратів показали, що для ряду лінійних гнучколанцюгових полімерів кореляційна залежність між Е, д

і о описується співвідношенням:

Е = 0,657qст2’798, (1)

де модуль пружності виражений в ГПа, а густина енергії когезії - в кДж/см3.

Таблиця 1

Значення модуля пружності, густини енергії когезії та стеричного фактора деяких лінійних полімерів.

Полімер Е, Гпа q, кДж/см3 ст

Полівінілхлорид 2,50 0,39 2,32

Поліетилен 0,70 0,27 1,63

Полістирол 3,25 0,42 2,34

Поліпропілен 1,25 0,32 1,87

Поліхлортрифторетилен 0,95 0,22 2,03

Поліметилмстакрилат 2,90 0,51 2,14

3.5 З

2.5 2

1.5 1

0,5

0

Е, ГПа

кДж/см3

Рис. 1. Залежність модуля пружності від густини енергії когезії та коефіцієнта жорсткості для різних лінійних полімерів: 1 - ПЕ, 2 - ПХГФЕ, 3 - ПП, 4 - ПВХ, 5 - ПММА, 6 - ПС.

При цьому коефіцієнт кореляції становить 0,985. На рис. І представлено графічну залежність Е^о*1), яка описується співвідношенням (1). Там же для порівняння наведено експериментальні значення модулів пружності.

На основі поєднання термодинамічного підходу до процесу склування полімерних систем з теорією вільного об'єму встановлено, що інкремент питомої теплоємності при Тв пов’язаний з коефіцієнтом жорсткості макро-

молекул лшнних полімерів співвідношенням:

(2)

Р М <7 — 1

де 0 - енергія когезії, М - молярна маса лолімера, А - коефіцієнт пропорційності.

При цьому, аналіз експериментальних значень величин АСр і о, наведених в літературі, дозволив провести кількісну оцінку залежності між цими характеристиками. Встановлено, що стрибок теплоємності в області релак-

саційного а-переходу закономірно зменшується по мірі збільшення жорсткості макромолекул, що пояснюється домінуючим впливом останньої на конформаційну теплоємність. Для рдду лінійних гнучколанцюгових полімерів, наведених в табл. 2, залежність між інкрементом питомої теплоємності при температурі склування і стеричним фактором розпадається на дві криві (рис. 2 а, б). Розрахунки, проведені методом регресивного аналізу, показали, ЩО співвідношення МІЖ ДСр і а описуються емпіричними рівняннями:

АС.

кДж і 0,9163

^кг-Ку а-1

-0,4027

для першої групи полімерів 1

де.

іДж

чкг-ку

0,9347

а-1

-0,6345

(3)

(4)

для полімерів другої групи. Коефіцієнти лінійної кореляції залежностей, що описуються рівняннями (3) і (4) становлять, відповідно, 0,999 та 0,971.

Таблиця 2

Значення інкременту питомої теплоємності при температурі склування і стеричного фактора деяких лінійних полімерів.

Полімер ДСр, кДж/(кг-К) ст Полімер ДСр, кДж/(кг-К) о

ПММА 0,25 2,4 Полігексен-1 0,25 2,05

ПВХ 0,30 2,32 ПБМА 0,31 1,98

ПС 0,34 2,22 ПЕМА 0,44 1,90

ПВА 0,41 2,12 ПП 0,48 1,85

ПЕА 0,44 2,10 Полібутсн-1 0,45 1,82

ПМА 0,48 2,05 ПБА 0,54 1,80

ПОЕ 1,05 1,63 ШБ 0,55 1,80

Виходячи із закономірностей коливних рухів атомів та атомних груп макромолекул показано, що величина теплового розширення лінійних полімерів обернено пропорційна енергії міжмолекулярної взаємодії, кількісною характеристикою якої є молярна енергія когезії.

а)

б)

Рис. 2. Залежність інкременту теплоємності в області склування від коефіцієнта жорсткості макромолекул деяких лінійних полімерів.

На основі положень теорії вільного об'єму встановлено, що коефіцієнт теплового розширення вільного об'єму (Да) полімерів при температурі склування знаходиться в оберненій залежності до енергії когезії (0). Розрахунки, проведені методом найменших квадратів, дозволили встановити емпіричну залежність між цими характеристиками для ряду лінійних полімерів (табл. 3):

5,126-10-4

Аа =

ехр|і,44-10'5

(5)

графік якої представлено на рис. 3. Коефіцієнт лінійної кореляції логарифмічної залежності

1п(Да) = - (1,44<3 + 7,576)

становить 0,963.

4,5

3,5

2,5

/цк:1

Експериментальні дані, отримані на основі рентгенівської дифракції, нейтронного розсіювання та ін., вказують на існування в гнучколанцюгових полімерах областей ближнього порядку, об’єм яких співмірний з об'ємом зародків кристалізації у випадку кристалічних полімерів. Виходячи з цього, розглянута модель підсистеми полімера у Рис.З. Залежність коефіцієнта теплового вигляді N паралельних лашцо-

С2 кДж/моль

10

20

ЗО 40

60

60

70

80

розширення

вільного об'єму при

температурі склування від енерпі деяких лінійних полімерів.

когезії

пв, кожен з яких містить п силових центрів. При умові, що

Таблиця З

Значення коефіцієнта теплового розширення вільного об'єму при температурі склування та енергії когезії лінійних полімерів.

Полімер Лсх'104, ІС1 0, кДж/моль

Поліоктилметакрилат 2,4 60,4

Полігексилметакрилат 2,4 52,4

Полібутилметакрилат 2,6 45,0

Поліпропілметакрилат 2,7 38,5

Поліетилметакрилат 2,9 35,0

П оліакрилонітрі л 2,9 37,6

Поліметилметакрилат 3,2 30,7

Полі етилакрилат з,з 32,4

Полівініловий спирт 3,4 26,4

Поліізобутилен 4,2 17,5

Поліпропілен 4,2 15,8

Полівінлхлорид 4,2 17,4

полімерний ланцюг містить q одиниць, які рухаються незалежно одна від одної, визначена їх середня потенціальна енергія (за Леннард-Джонсом) у вигляді:

ґ У2 ґ - \6 2Ф п ® г*

Я 3=1 І=—00

\.гу /

де г* і е - параметри, які характеризують рівноважну відстань і глибину потенціальної ями; £, - фактор, що враховує асиметрію поля дисперсійних сил при парній взаємодії. З урахуванням жорсткості ланцюга, потенціал взаємодії структурних елементів полімерної системи визначено як:

и('Ни%7Г

п-т

ґ \гл £° \г )

т

п

£і

V г )

(6)

де г) - параметр, який характеризує жорсткість полімерного ланцюга і є функцією температури. Встановлено, що г| є енергетичною характеристикою жорсткості (гнучкості) макромолекули, яка на відміну від аналогічних рівноважних параметрів враховує вплив міжмолекулярних взаємодій на рухливість структурних елементів полімерної системи.

Отримано співвідношення для коефіцієнта теплового розширення полімерних систем, яке враховує фактор гнучкості макромолекули т] для полімерів у блочному стані:

т + п+3) р

--------і—, Р)

2гпп С>т|

де, у випадку потенціалу Леннард-Джонса, п = 6, т = 12.

На основі рівняння (7) були обчислені коефіцієнта жорсткості макромолекул ряду лінійних полімерів (табл. 4).

Таблиця 4

Теплофізичні та структурно-механічні характеристики деяких лінійних полімерів (Т = 280 К).

Полімер Р О 0, кДж/моль ■п М-103, кг/моль Ср, кДж/(моль-К) С,

ПВХ 1,932 17,589 1,069 62,5 0,886 59,12

ПС 1,802 41,062 0,490 104,1 1,134 57,91

ПВА 2,140 31,697 0,535 86,1 1,280 58,98

ПМА 2,196 31,760 0,520 86,1 1,320 59,15

ПЕА 3,136 35,950 0,322 100,1 1,752 56,47

ПЕМА 3,136 31,880 0,363 114,1 1,390 57,58

ПММА 2,691 30,000 0,450 100,1 1,298 58,42

ПЕ 3,358 9,596 1,127 28,0 1,852 58,42

ПХТФЕ 3,045 19,860 0,600 116,5 0,830 58,04

Показано, що згідно (7) і співвідношення Грюнайзена, виконується залежність:

т|МСр = сог^ = С (8)

Згідно результатів, представлених в табл. 4, величина С становить 58+59 Дж/(моль-К). .

Співвідношення (7) було використано для оцінки коефіцієнта жорсткості макромолекул в композиціях на основі ПВХ за даними ультразвукових (К') і дилатометричних (а) досліджень. При цьому інтенсивність

міжмолекулярних взаємодії оцінювали за допомогою величини внутрішнього тиску:

Р = К'Та - Р0,

де Р0 - атмосферний тиск. Показано, що при Р » Р0, отримаємо:

3,636а

Т|=-

(9)

Кос УТ

де коефіцієнт пропорційності а « 1,3.

Встановлено, що величина т) для ПВХ-систем залежить від типу і концентрації наповнювача (рис.4,5). При цьому, для системи ПВХ+ПВБ величина ті спадає, практично, в усій області концентрацій ПВБ. Незначне збільшення параметра жорсткості (близько 13%) спостерігається лише в області концентрацій ПВБ 10 - 20 мас.%. Для металона-повнених композицій залежність Г((ф) проходить через мінімум в області малих концентрацій («0,5 об.% для ПВХ+Си та ГОХ+Бе і я 0,2 об.% для ПВХ+\\0. При подальшому збільшенні вмісту наповнювачів величина параметра жорсткості монотонно зростає.

На основі рівняння стану Рис.4. Концентраційна залежність параметра полімерних систем отримано жорсткості системи ПВХ+ПВБ (Т = 303 К). . . .

співвідношення між модулем

пружності і коефіцієнтом теплового розширення:

(10)

р 2 М де Я - універсальна газова стала, М - молярна маса ділянки ланцюга, сшвмірна з розміром елементарної ланки. Враховуючи, що у випадку одно-типних композицій величину М можна розглядати як молярну масу вихідного полі-Рис.5. Концентраційна залежність параметра мера, права частина рівності жор-сткості ПВХ-систем: 1 - ПВХ+Си; 2 ПВХ+Ре; 3 - ПВХ+У/ (Т = 303 К).

(10) є величина стала. Для

п

систем на основі ПВХ (М = 62,5-Ю'3) значення сталої становить 1,396-103. Результата числових оцінок залежності (10) для ПВХ-систем представлені в табл. 5. При розрахунках були використані значення динамічного модуля пружності.

Таблиця 5

Теплові і фізико-механічні характеристики наповненого ПВХ

при Т = 303 К

Тип композиції <р, мас.% Е'.ГПа (3-Ю4, ЬГ1 р, кг/м3 Е'о/р-10'3,

ПВХ 7,41 2,5 1387 1,336

ПВХ+Си 3 6,95 3,00 1397 1,492

5 6,39 3,08 1402 1,401

30 8,49 2,64 1706 1,314

50 10,49 2,27 2237 1,064

ПВХ+Ре 3 6,97 3,00 1400 1,490

5 6,51 3,05 1413 1,405

30 9,19 2,43 1757 1,270

50 10,53 2,20 2280 1,016

ПВХ+\У '3 7,21 3,06 1437 1,535

5 6,85 3,10 1463 1,451

ЗО 8,98 2,80 1875 1,341

50 11,34 2,47 2403 1,165

ОСНОВНІ ВИСНОВКИ.

1. На основі молекулярно-кінетичного підходу до високомолекулярних сполук проведено розрахунок жорсткості (гнучкості) їх структурних елементів, які визначають комплекс властивостей лінійних полімерів та гетерогенних систем на їх основі.

2. Методом кореляційного аналізу показано, що існує взаємозв'язок між термодинамічною жорсткістю макромолекул та інтенсивністю теплового руху кінетичних елементів структури блочних полімерів.

3. Одержано аналітичне співвідношеній, з допомогою якого встановлений кількісний взаємозв'язок між жорсткістю макромолекул та модулем пружності лінійних полімерів.

4. Використовуючи теорію вільного об'єму і термодинамічний підхід до процесу склування полімерів, встановлено, що інкременг теплоємності В області a-переходу знаходиться в оберненій залежності до коефіцієнта жорсткості полімерного ланцюга.

5. Отримано співвідношення для середньої енергії взаємодії між структурними елементами макромолекул з урахуванням їх жорсткості. При цьому встановлено, що коефіцієнт теплового розширення полімерів у блочному стані залежить не лише від енергії когезії, потенціалу взаємодії, але визначається і жорсткістю структурних елементів системи.

6. Показано, що між жорсткістю макромолекул, ступенем рухливості еле-

ментів структури блочних полімерів та їх молярною масою існує кількісний взаємозв'язок. Характерно, що при різній величині жорсткості струкіурних елементів добуток цих параметрів для різнорідних полімерів є величина стала (58 59 Дж/(моль-К)).

7. Показано, що в гетерогенних системах величина жорсткості макромолекул залежить від типу та концентрації наповнювача.

8. На основі рівняння стану полімерних систем встановлено співвідношення взаємозв'язку динамічного модуля пружності та коефіцієнта теплового розширення композицій. Для композиційних матеріалів показано, що в широкому діапазоні концентрацій високодисперсних наповнювачів існує взаємозв'язок між структурними параметрами (жорсткістю) макромолекул та комплексом властивостей систем.

Основний зміст дисертації висвітлено в публікаціях:

1. Сидлгцкий В.А., Колупагв Б.С. Исследование взаимосвязи между микро-и макросвойствами полимеров в блочном состоянии //ИФЖ. - 1996. - Т. 69. -№3. -С. 428-432.

2. Бордюк МА., Іваніщук С.М., Колупаєв Б.С., Волошин О.М.,

Сідлецький В.О. Поглинання звукових фононів в аморфних лінійних полімерах та їх композиціях // УФЖ. - 1997. - Т. 42. - № 1. - С. 94 - 97.

3. Бордюк МА., Колупасв Б.С., Іваніщук С.М., Сідлецький В.О.,

Мащенко В А., Гусаковський С.М. Кінетичні властивості і ангармонізм коливань гетерогенних систем на основі аморфних лінійних гнучколан-цюгових полімерів // УФЖ. - 1997. - Т. 42. - № 2. - С. 201 - 206,

4. Сідлецький В.О. Дослідження взаємозв'язку між модулем пружності та структурними параметрами полімерів // Фізика конденсованих високо-молекулярних систем. Наукові записки Рівненського державного педінституту. - Вип. 2. - Рівне: РДГП, 1997. - С. 28 - 30.

5. Колупаєв Б.С., Бордюк МА., Волошин О.М., Делі'янюк Б.П.,

Іваніщук С.М., Сідлецький В.О. Структурні аспекти теплопереносу в гнучколанцюгових полімерах // Фізика конденсованих систем. Наукові

записки Рівненського державного педінституту. - Вип. 1. - Рівне: РДПІ,

1993. -С. 15-24. ‘

6. Колупасв Б.С., Бордюк МА., Сідлгцький В.О., Мащеико ВА.,

Демчук В. Б., Волков В А. Дослідження взаємозв'язку між енергообмін-ними процесами і складовими енергетичного спектру взаємодії в гетерогенних полімерних системах II Фізика конденсованих систем. Наукові записки Рівненського державного педагогічного інституту. - Вип. 1. -Рівне: Рівненський педінститут. - 1993. - С. 47 - 52.

7. Колупасв Б.С., Бордюк МА., Сідлецький В.О., Мащенко В.А.,

Касаткін В.Г. Про взаємозв'язок механічних і теплофізичних властивостей полімерних систем // Фізика конденсованих систем. Наукові записки Рівненського державного педагогічного інституту. - Вип. 1. - Рівне: Рівненський педінститут. - 1993. - С. 61 - 68.

8. Муха Б.І., Колупасв Б.С., Сідлецький В.О., Демчук В.Б., Касаткін В.Г. Дослідження впливу підвищених тисків (10 - 300 Мпа) на теплофізичні властивості наповненого полівінілбутираліо // Фізика конденсованих систем. Наукові записки Рівненського педінституту. Вип. 1. - Рівне: Рівненський педінститут, 1993. - С. 53 - 60.

9. Бордюк М.А., Колупаєе Б.С., Мащенко В.А., Демчук В.Б.,

Сідлецький В.О. Вплив технологічного температурного режиму на в'язкопружні і структурно-механічні властивості наповнених лінійних аморфних полімерів І! Проблеми удосконалення фундаментальної та професійної підготовки вчителів фізики. Матеріали II Всеукраїнської конференції викладачів фізики педагогічних інститутів та університетів. -Київ. -1996. -С. 186-191.

10.Колупаєе Б.С., Бордюк М.А., Сідлецький В.О. Кореляційний взаємозв'язок мікро- та макровластивостей металонаповнених полімерних систем // Волинський математичний вісник. - Вип. 3. - Рівне, 1996. - С. 46 - 49.

11. Сідлецький В.О., Мащенко В.А., Муха Ю.Б. Дослідження кореляційного взаємозв'язку між механічними та теплофізичними параметрами лінійних полімерів // Фізика конденсованих високомолекулярних сиситем. Наукові записки Рівненського педінституту. - Вип. 3. - Рівне: РДПІ,

1997. - С. 248 - 249.

12.Мащенко В.А., Сідлецький В.О., Бордюк М.А., Нікітчук В.І., Гусаковський С.М. Деякі аспекти міжфазної взаємодії в металонаповнених полімерних системах // Фізика конденсованих високомолекулярних сиситем. Наукові записки Рівненського педінституту. - Віш. З.

- Рівне: РДПІ, 1997. - С. 250 - 254.

13.Мащенко В.А, Сідлецький В.О., Волошин О.М., Максімцев Ю.Р. Вплив електричного поля в процесі формування структури на в'язкопружні властивості композицій і граничних шарів в полімерних системах // Фізика конденсованих високомолекулярних сиситем. Наукові записки Рівненського педінституту. - Вип. 3. - Рівне: РДПГ, 1997. - С. 232 - 236.

14.Муха Ю.Б., Демчук В.Б., Муха Б.І., Сідлецький В.О., Максимцев Ю.Р. Вплив підвищених тисків пресування в Т-р режимі на процеси фізичного старіння гетерогенних полімерних систем // Фізика конденсованих високомолекулярних сисигем. Наукові записки Рівненського педінституту. - Вин. 3. - Рівне: РДГП, 1997. - С. 240 -242.

15.Мащенко В.А., Сідлецький В.О., Бордюк М.А., Колупаєв Б.С., Гусаковський С.М., Демчук В. Б. II Фізико-хімія конденсованих структурно-неоднорідних систем. Матеріали ПІ Всеукраїнської наукової конференції “Фундаментальна та професійна підготовка фахівців з фізики”. - Київ. - 1998. - С. 53 - 55.

16.Муха Ю.Б., Колупаєв Б.С., Муха Б.І., Сідлецький В.О., Демчук В.Б. Вплив зовнішніх параметрів на властивості гетерогенних полімерних систем І І Фізико-хімія конденсованих структурно-неоднорідних систем. Матеріали III Всеукраїнської наукової конференції'‘Фундаментальна та професійна підготовка фахівців з фізики”. - Киі'в. - 1998. - С. 122 - 125.

17.Сідлецький В.О. Залежність параметрів вільного об'єму полімерів від їх когезійних характеристик // Фізика конденсованих високомолекулярних сиситем. Наукові записки Рівненського педінституту. - Вил. 5. - Рівне: РДПІ, 1998. - С. 46 - 47.

18.Муха 10.Б., Колупаєв Б.С., Муха Б.І., Сідлецький В.О., Демчук В.Б., Мащенко В А., Максимцев Ю.Р. Кінетика релаксації густини полімерних систем при неініційованому їх старінні // Фізика конденсованих високомолекулярних сисигем. Наукові записки Рівненського педінстшуіу. -Вип. 5. - Рівне: РДГП, 1998. - С. 76 - 77.

19.Колупаєв Б.С., Бордюк НА., Сидлецкий В.А., Мащенко ВА. Взаимосвязь теплофизических и электрофизических свойств ПВХ-систем // ИФЖ. -1998. - Т. 71. - № 5. - С. 819 - 822.

20 .Сідлецький В. О., Мащенко В.А., Дем'янюк Б.П., Волков В А. Дослідження взаємозв'язку між механічними і термічними властивостями полімерних матеріалів // Тези доповідей науково-практичної конференції “Наукомісткі технології подвійного призначення”. - Т. 2. - Київ. -

1994. - С. 16.

21 .Бестюк Ю.Н., Колупаєв Б.С., Мащенко ВА., Сідлецький В.О.

Дослідження діелектричних властивостей багатокомпонентних систем на на основі лінійних полімерів // Тези доповідей науково-практичної конференції "Наукомісткі технології подвійного призначення",- Т. 2,-Київ.- 1994.-С. 11.

22.Мащенко В.А.,Сідлецький В.О., Бестюк Ю.М., Демчук В.Б. Вплив електричного поля на комплекс властивостей полімерних систем // Тези доповідей науково-практичної конференції "Наукомісткі технології подвійного призначення". - Т. 2- Київ - 1994. - С. 15.

22.Демчук В.Б., Волошин О.М., Бестюк Ю.М, Сідлецький В.О. Вплив постійного магнітного поля на властивості полімерних гетерогенних

систем // Тези доповідей науково-практичної конференції "Наукомісткі технології подвійного призначення". - Т. 2 - Київ - 1994. - С. 14.

24. Сідпецький И.О., Мащенко В.А., Колупаєв B.C., Демчук В.Б. Дослідження взаємозв'язку між теплофізичними та механічними властивостями полімерних систем // Тези доповідей II Всеукраїнської конференції “Шляхи удосконалення фундаментальної і професійної підготовки вчителів фізики”. - Ч. 2. - Київ. - 1995. - С. 148.

25.Муха Б.]., Касаткін В.Г., Колупаєв Б.С., Сідлецький В.О. Вплив модифікуючих факторів на густину полімерних систем II Тези доповідей II Всеукраїнської конференції “Шляхи удосконалення фундаментальної і професійної підготовки вчителів фізики”. - Ч. 2. - Київ. - 1995. - С. 142.

26.Мащенко В.А., Колупаєв Б.С., Сідлецький В.О., Демчук В.Б. Вплив постійного електричного поля на в'язкопружні та струкіурно-механічні властивості ПВХ-систем U Тези доповідей II Всеукраїнської конференції “Шляхи удосконалення фундаментальної і професійної підготовки вчителів фізики”. - Ч. 2. - Київ. - 1995. - С. 147.

27 .Бордюк М.А., Волошин О.М., Левчук В.В., Іваніщук С.М., Сідлецький В.О. Акустичні властивості гетерогенних систем на основі лінійних аморфних гнучколанцюговнх полімерів // Тези доповідей VIII Української конференції з високомолекулярних сполук - Київ. - 1996. -С. 219.

АНОТАЦІЯ

Сідлецький В.О. Взаємозв'язок фізико-механічних і теплофізичних властивостей гетерогенних систем на основі лінійних полімерів. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-матема-тичних наук за спеціальністю 01.04.19 - фізика полімерів. - Рівненський державний педагогічний інститут. Міністерство освіти України. Рівне, 1998.

Дисертацію присвячено питанням комплексного дослідження фізико-механічних і теплофізичних властивостей лінійних полімерів і гетерогенних систем на їх основі. При цьому встановлено залежність макрохарактеристик полімерних систем від структурно-енергетичних факторів. Отримано аналітичне співвідношення, згідно якого проведено оцінку впливу параметрів жорсткості макромолекул на комплекс властивостей полімерів та композицій на основі ПВХ. Показано, що встановлені залежності та кореляційні співвідношення між тепловими, механічними, в'язкопружними характеристиками полімерних систем, можуть бути використані для кількісної та якісної оцінки комплексу їх властивостей.

Ключеві слова: параметр жорсткості, коефіцієнт теплового розширення, модуль пружності, енергія когезії, теплоємність, вільний об'єм, потенціал взаємодії, наповнювач.

АННОТАЦИЯ

Сидлецкий В.А. Взаимосвязь физико-механических и теплофизических свойств гетерогенных систем на основе линейных полимеров. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата физикоматематических наук по специальности 01.04.19 - физика полимеров.

- Ривненский государственный педагогический институт. Министерство просвещения Украины. Ривне, 1998.

Диссертация посвящена вопросам комплексного исследования физикомеханических и теплофизических свойств линейных полимеров и гетерогенных систем на их основе. При этом установлено зависимость макрохарактеристик полимерных систем от структурно-энергетических факторов. Получено аналитическое соотношение, согласно которому проведена оценка влияния параметров жесткости макромолекул на комплекс свойств полимеров и композиций на основе ПВХ. Показано, что установленные зависимости и корреляционные соотношения меяеду тепловыми, механическими, вязкоупругими характеристиками полимерных систем, могут быть использованы для количественной и качественной оценки комплекса их свойств. Ключевые слова: параметр жесткости, коэффициент теплового расширения, модуль упругости, энергия когезии, теплоемкость, свободный объем, потенциал взаимодействия, наполнитель.

THE SUMMARY

Sidlctski V.A. - Manuscript.

The thesis on competition of a scientific degree of the candidate of physico-mathematical sciences on a speciality 01.04.19 - physics polymers.

- Rivne state pedagogical institute. Ministry of education of Ukraine. Rivne,

1998.

Thesis is devoted to problems of the complex investigation of physical and mechanical and thermophysical their heterogeneous systems. Dependence of the macroscopic characterization of polymer systems upon of the structural and energetics factors it was established. Was obtained analytical correlation for rating of the influence of macromolecule rigidity parameter on complex of the properties linear polymers and compositions on the base of PVC. It was demonstated, that dependences and correlations between thermal, mechanical and viscoelastic characterizations of the polymer systems has been use for qualitative and quantitative of the rating of complex their properties.

Key words: rigidity parameter, coefficient of thermal expansion, elastic module, energy of cohesion, heat capacity, free volume, filler.