Анотація до роботи:

Тонкопієва Л.С. Кореляція процесу відпалення з хімічною будовою макромолекул. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата хімічних наук за спеціальністю 02.00.06 - хімія високомолекулярних сполук. - Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Київ, 2002.

Дисертацію присвячено дослідженню процесу перебудови структури полімерів та кополімерів при дії зовнішніх та внутрішніх факторів і встановленню його механізму. Показано, що тривале відпалення полімеру при температурі вище за Тс (Т>Тс) з подальшим охолодженням до Т<Тс, призводить до перебудови його структури на рівні як самих макромолекул, так і системи в цілому. Саму систему переводить в новий метастабільний стан. В ньому макромолекули мають інші, менш вимушені конформації. Дія електричного поля в процесі відпалення, або затримує перебудову структури полімеру і кополімеру, або вносить в цю структуру певні зміни у взаємне розташування бічних груп, конформацію, щільність упакування та взаємодію макромолекул. Встановлено, що характер змін полімерів та кополімерів залежить від внутрішніх факторів: жорсткості та тактичності ланцюга макромолекули; жорсткості, кількості та порядку розташування бічних груп; кількісного вмісту та природи низькомолекулярного компоненту в системі. Запропоновано механізм впливу електричного поля на полімер, що відпалюється. Дія електричного поля зводиться до кінетичного гальмування електричними силами трансляційного руху сегментів, утруднені конформаційної перебудови макромолекул та переходу їх в стан з мінімумом вільної енергії.

1. Термодинамічним та релаксаційним підходами проаналізовано процес зміни стану відносної рівноваги полімерних та полімервмісних систем на основі вінілхлориду та акрилонітрилу, що викликаний відпаленням в умовах дії електричного поля та без нього. Показано, що відпалення полімерної плівки стимулює, а дія електричного поля уповільнює встановлення рівноваги в полімерній системі.

2. Показано, що процес відпалення плівок полімерів двостадійний – на першій стадії завершується встановлення рівноваги в мікросистемі – макромолекулі, на другій – завершуються релаксаційні процеси в макросистемі і остання опиняється в новому метастабільному стані. Електричне поле вже на першій стадії гальмує встановлення рівноваги – поляризуючи плівку, протидіє розорієнтації ланок макромолекул та прийняттю останніми енергетично вигідної згорнутої конформації, послабленню міжмолекулярної взаємодії.

3. Визначено характер зміни упакування макромолекул в об’ємі плівки в умовах відпалення. Показано, що після короткочасного відпалення в плівці аморфного полімеру термоструктурні напруги відрелаксовані, макромолекули стають більш рухливими в полі зовнішніх сил, внаслідок чого - релаксаційні переходи у полімері зміщуються в низькотемпературну область, збільшується механічна податливість матеріалу, знижується температура розм’якшення полімеру, термозбіг полімерних плівок зменшується.

4. Встановлено залежність ефекту відпалення і прояву електричних сил, що істотно впливає на нього, від хімічної будови макромолекул полімеру. Визначено роль стереохімічної конфігурації ланки, конфігурації та конформації ланцюга в процесі перебудови структури полімеру при відпаленні в різних умовах. Показано, що більш значна перебудова структури та зміна стану відносної рівноваги системи має місце у полімерах з жорсткими та сильнополярними ланцюгами макромолекул, та у тих, що мають в ланцюгах жорсткі бічні функціональні групи. Гальмуюча перебудову структури дія електричних сил зростає в цих полімерах. В макромолекулах, що містять в ланцюгу полярні та неполярні ланки, дія електричного поля залежить не тільки від полярності системи, але й від жорсткості ланцюгу.

5. Виявлено вплив присутності та кількісного вмісту пластифікатора та наповнювача на процес перебудови структури полімерних плівок. Показано, що пластифікація плівки малою (0,5%) кількістю пластифікатора упорядковує структуру плівки, а значною кількістю (10%) пластифікатора розупорядковує структуру. Наповнювач зменшує прояв дії пластифікатора. Електричне поле протидіє, як упорядковуючій дії пластифікатора, так і розупорядковуючій через поляризаційні ефекти. Ефект відпалення і дія електричного поля у пластифікованому полімері зростає зі збільшенням жорсткості ланцюга макромолекули.

6. Запропоновано механізм впливу електричного поля на полімер, що відпалюється. Дія електричного поля зводиться до кінетичного гальмування електричними силами трансляційного руху сегментів, утруднені конформаційної перебудови макромолекул, та переходу їх в стан з мінімумом вільної енергії.

Публікації автора:

1. Нижник В.В., Тонкопієва Л.С., Мельник Н.П., Дубровська В.В., Висоцька В.І. Електретні властивості полімерів // Вісник Київського університету, сер. хім. -1998. - вип.35. - С.72-74.

2. Нижник В.В., Мельник Н.П., Дубровська В.В., Тонкопієва Л.С. Відпалення аморфних полімерів на основі вінілхлориду в умовах дії електричного поля // Композиционные полимерные материалы. -1998. - Т.20, №1.- С. 69-73.

3. Нижник В.В.,Тонкопієва Л.С. Механізм процесу відпалення полімеру в умовах поляризації // Доповіді НАН України. -1999. - №1. - С.158-161.

4. V.V.Nizhnik, L.S.Tonkopieva, V.V.Dubrovska, L.P.Linets Electrically stimulated polarization of polymer composites: structure-properties // Functional materials. -2000. –7, №4.- Р.679-681.

5. Нижник В.В., Тонкопієва Л.С., Лінець Л.П. Дипольно-сегментальна релаксація в кополімерах - роль зовнішніх факторів // Вісник Київського університету, сер. хім. - 2000. - вип.36. - С.55-58.

6. Дубровськая В.В., Тонкопиева Л.С., Линец Л.П., Высоцкая В.И., Нижник В.В. Оценка изменений в структуре и свойствах полимерных композиционных материалов диэлектрическим методом // Вісник академії легкої промисловості України. -1999. -№1.- С.121-124.

7. Тонкопієва Л.С., Нижник В.В., Дубровська В.В., Мельник Н.П. Електретні властивості кополімерів на основі вінілхлориду та акрилонітрилу // Сборник трудов по технической химии. Киев. - 1997.- Т1. - С.75-78.

8. Нижник В.В., Тонкопієва Л.С., Дубровська В.В. Пластифікація і наповнення – прогресивні методи покращення властивостей полімерних матеріалів // Научно-техническая конференция “Новые технологии и материалы”.- Киев. -1995. – С. 18-19.

9. Нижник В.В., Тонкопієва Л.С., Дубровська В.В. Полімервмісні електрети, їх особливості та фізико-хімічні аспекти розробки // Науково-технічна конференція “Перспективи розвитку промисловості пластмас в Україні”.- Львiв. -1996. - С.25.

10. Нижник В.В., Тонкопієва Л.С., Дубровська В.В. Молекулярна рухливість та зміни в структурі полімеру під дією електричного поля // 8-а Українська конференція з високомолекулярних сполук.- Київ. -1996. - С.168.

11. Нижник В.В., Тонкопієва Л.С., Висоцька В.В. Вплив пластифікатора на структуру та термодинамічні параметри топлення сумішей полімерів на основі СФД // 8-а Українська конференція з високомолекулярних сполук.- Київ. -1996. - С.169.

12. Нижник В.В., Лінець Л.П.,Тонкопієва Л.С. Відпалення кополімерів та композитів в постійному електричному полі // 2-а науково-технічна конференція “Поступ в нафтогазопереробній та нафтохімічній промисловості”. - Львiв. -1999. - С.183.

13. Нижник В.В., Тонкопієва Л.С., Лінець Л.П., Мельник Н.П. Дипольно-сегментальна релаксація в полімерах: роль зовнішніх та внутрішніх факторів // I міжнародна конференція “Релаксаційні явища конденсованого стану речовини”.- Полтава.-1998.

14. Нижник В.В., Тонкопиева Л.С., Линец Л.П., Дубровская В.В., Просяник Л.В. Отжиг полимерных композитов в условиях поляризации // Международная научно-техническая конференция “ Полимерные композиты”. - Гомель. - 1998. - С. 28.

15. V.V.Nizhnik, L.S.Tonkopieva, V.V.Dubrovska, N.P.Melnik The structure of copolymers and composites annealed in electric field // 2 Міжнародна конференція “Europhysics conference on electronic processes in organic materials”.-Київ.- 1998.- С. 69.

16. Нижник В.В., Тонкопиева Л.С., Линец Л.П., Дубровськая В.В., Высоцкая В.В. Оценка изменений в структуре и свойствах полимерных композиционных материалов диэлектрическим методом // Международная научно-техническая конференция “Современные технологии и оборудование для получения и переработки полимеров, полимерных композиционных материалов и химических волокон “. - Киев. -1999. – С.42.