Рисунок 1 – Зависимость потери массы каменноугольного пека и его соединений от различного времени термической обработки
Создание полимерных композиционных материалов (ПКМ) в настоящее время рассматривается как основной резерв получения новых материалов с улучшенными свойствами.
Главным преимуществом полимерных композиционных материалов является уникальное сочетание свойств и возможность управления ими в нужном направлении, путем изменения состава и условий получения.
Модификация каменноугольного пека активными добавками влияет на его структуру и свойства, что позволяет использовать модифицированный пек в качестве полимерной матрицы в пекокомпозите.
Основным компонентом пекокомпозитов является каменноугольный пек. Каменноугольный пек - это сложная гетерогенная система карбо- и гетероциклических соединений с полимерными свойствами, которые позволяют использовать его при получении новых композиционных материалов.
Переработка композитов на основе каменноугольного пека осуществляется при нагревании разными механическими способами, поэтому необходимо изучить влияние температуры на термохимические превращения, происходящие в каменноугольном пеке. Анализ литературных источников показал, что при нагревании пека его состав и свойства изменяются, и это необходимо учитывать при обработке композиционных материалов на его основе.
Поскольку деструкция многих полимеров протекает в основном по механизму цепных радикальных реакций, то при защите нужно подавлять эти реакции. Проблема деструкции и стабилизации является одной из наиболее важных и наименее изученных в современной химии полимеров. Стабилизаторы, которые подавляют развитие реакций деструкции, называют ингибиторами. Следовательно, стабилизатор-ингибитор - это вещество, которое распадается с образованием радикалов. Эффективность стабилизатора тем выше, чем менее активный в развитии цепных реакций и более стойкий во времени его радикал. В качестве термостабилизатора в исследовании был использован Ирганокс – 1010 - эффективный стабилизатор широкого спектра полимерных материалов, который представляет собой фенолы с заместителями, стерически защищающими ОН - группу.
Для изучения влияния стабилизатора на термохимические превращения компонентов каменноугольного пека и композитов на его основе была проведена серия опытов. В первую очередь, было рассмотрено влияние термической выдержки (при Т=150°С в течении 5 часов) каменноугольного пека и пекокомпозита со стабилизатором и без него. На рисунке 1 представлены полученные данные.
Из полученных экспериментальных данных видно, что потери массы пека в присутствии ирганокса меньше, чем без него. Эти результаты дают возможность предположить, что ирганокс взаимодействует с каменноугольным пеком, препятствуя его разложению до низкомолекулярных веществ. Однако, потери массы пекокомпозита с ирганоксом больше, чем без него, а при 90 минутах предварительной термической обработки практически равны. Это свидетельствует о сложных физико-химических превращениях, происходящих в пекокомпозите и ирганоксе.
Рисунок 1 – Зависимость потери массы каменноугольного пека и его соединений от различного времени термической обработки
Изучаемый пекокомпозит содержит ПВХ, поэтому была рассмотрена зависимость степени отклонения от аддитивности пекокомпозита со стабилизатором и без от времени термической выдержки в течении 1 и 5 часов при Т=150°С, полученные данные представлены на рисунке 2.
Рисунок 2 – Зависимость степени отклонения потери массы по аддитивности пекокомпозита со стабилизатором и без него от времени термической обработки
Анализ полученных данных показал, что фактические потери массы во всех случаях меньше, чем потери рассчитанные по аддитивности. Это свидетельствует о том, что при термической обработке пека и пекокомпозитов с ирганоксом происходят термохимические превращения, в результате которых выделяются низкомолекулярные вещества. Таким образом, выполненные экспериментальные исследования показали, что использование только ирганокса не обеспечивает стабильность состава и свойств пека в процессе термического воздействия на него, поэтому для стабилизации необходимо использовать комплексный стабилизатор.