Бровко Олександр Олександрович. Обернення фаз поліуретановмісних взаємопроникних полімерних сітках та їхні властивості : дис... д-ра хім. наук: 02.00.06 / НАН України; Інститут хімії високомолекулярних сполук. — К., 2007. — 322арк. — Бібліогр.: арк. 282-322.
Анотація до роботи:
Бровко О.О. Обернення фаз в поліуретановмісних взаємопроникних полімерних сітках та їхні властивості. – Рукопис.
Дисертації на здобуття наукового ступеня доктора хімічних наук за спеціальністю 02.00.06 – хімія високомолекулярних сполук. – Інститут хімії високомолекулярних сполук НАН України, Київ, 2007.
Робота присвячена комплексному дослідженню фазової морфології та властивостей поліуретановмісних ВПС. В роботі вперше показано, що обернення фаз у ВПС і напів-ВПС, що відбувається зі зміною складу, у першому наближенні можна розглядати як процес перколяції. Вперше експериментально доведено, що дисперсний наповнювач, введений у напів-ВПС, що синтезовані з термодинамічно сумісних полімерів, спричиняє мікрофазовий поділ, а введений у напів-ВПС на основі термодинамічно несумісних компонентів поглиблює його. Запропоновано імітаційну модель формування градієнтних ВПС, в рамках якої вперше показано, що, змінюючи час набухання або випаровування мономера, можна отримувати градієнтні концентраційні профілі різної геометрії: параболічний, гіперболічний тощо. Визначено кореляційні функції властивість–склад, які дозволяють перейти від градієнтних концентраційних профілів до профілів розподілу в градієнтних ВПС показників, що характеризують в’язкопружні властивості. Показано, що введення в структуру компонентів фазоворозділених напів-ВПС протилежно заряджених йонних груп значно розширює область обернення фаз. Встановлено, що синергізм адгезійних властивостей напів-ВПС має дуалістичну природу: з одного боку, він обумовлений передперехідним станом системи, а з другого – впливом невеликих добавок одного з компонентів.
Дослідження морфологічних особливостей і фізико-механічних властивостей поліуретановмісних ВПС; встановлення загальних закономірностей утворення в них різноманітних типів фазової структури та впливу на неї таких чинників, як співвідношення компонентів, умов формування та введення наповнювачів; вивчення обернення фаз у фазоворозділених ВПС й інтерпретації його в рамках моделі перколяції та дослідженням особливостей формування у ВПС та напів-ВПС морфології з подвійною фазовою неперервністю; застосування прогнозних моделей для конструювання функціональних градієнтних матеріалів з наперед заданими характеристиками, а також вивчення природи синергізму властивостей напів-ВПС, є актуальними задачами хімії високомолекулярних сполук, розв’язання яких потребує комплексного і систематичного підходу. З цією метою вперше ці питання було вивчено, використовуючи синтезовані поліуретановмісні ВПС і напів-ВПС, такі як поліуретанакрилат-поліепоксидні ВПС (синтезовано вперше), наповнені поліуретан-поліуретанові, поліуретан-поліепоксиізоціануратні та поліуретан-поліепоксиціануратні напів-ВПС, йономерні поліуретан-поліуретанові, поліуретан-поліепоксиуретанові та поліуретан-поліепоксидні напів-ВПС.
1. Вперше встановлено, що у фазоворозділених ВПС і напів-ВПС різних типів обернення фаз, як фазовоструктурний перехід від морфології дисперсії до морфології з подвійною фазовою неперервністю, що відбувається зі зміною складів, у першому наближенні можна інтерпретувати як перколяційний процес, а зміна властивостей (динамічного модуля пружності, мікротвердості або водопоглинання) підпорядковується скейлінговому співвідношенню В ~ (j - jкр)t. Встановлено, що для поліуретановмісних ВПС значення порогів перколяції (або межі області обернення фаз) jкр1 лежать в інтервалі від 0,24 до 0,467 і jкр2 – від 0,67 до 0,88, а значення критичної експоненти змінюється в інтервалі від 0,40 до 0,98. Експериментально доведено, що ширина області обернення фаз у фазоворозділених уретановмісних напів-ВПС є функцією сумісності компонентів, і системи з меншим рівнем гетерогенності мають ширший діапазон складів, в якому відбувається обернення фаз.
2. Вперше встановлено, що масштабний чинник – товщина зразка – впливає на формування в одночасних фазоворозділених поліуретанакрилат-поліепоксидних ВПС морфології з подвійною фазовою неперервністю. Експериментально показано, що в зразках, тонших за 100 мкм, структурування густозшитого епоксидного компонента, ймовірно, внаслідок кінетичних особливостей формування даних ВПС та впливу поверхні, відбувається неповністю, що спричиняє формування дефектної епоксидної сітки і ВПС, які можна схарактеризувати як однофазові; натомість в зразках, товщина яких перевищує 120 мкм і в яких вплив поверхні, ймовірно, зменшується, створюються сприятливі умови для формування епоксидної сітки, внаслідок чого формується ВПС з морфологією, що характеризується подвійною фазовою неперервністю.
3. Вперше експериментально доведено, що поверхнево-активний дисперсний наповнювач (g-Fe2O3), введений у напів-ВПС, синтезовані на основі лінійного і сітчастого поліуретанів, які є термодинамічно сумісні, спричиняє мікрофазовий поділ з утворенням при певній концентрації g-Fe2O3 морфології з подвійною фазовою неперервністю, а введений у напів-ВПС, синтезовані на основі термодинамічно несумісних поліуретану і поліепоксиізоціанурату, поглиблює мікрофазовий поділ. Припускається, що рушійною силою цього впливу є переважна адсорбція одного з компонентів на поверхні наповнювача.
4. При дослідженні кінетики формування поліуретан-поліепоксиціануратних напів-ВПС встановлено, що введення на стадії їхнього формування поверхнево-активного наповнювача (вуглецевого волокна без та з прищепленими на його поверхні фосфорнокислими групами) прискорює структурування епоксиціануратної сітки та напів-ВПС в цілому, і тим самим утруднює мікрофазове розділення, спричиняючи вимушену сумісність компонентів. Встановлено також, що напів-ВПС наповнювач з більшою поверхневою енергією сприяє зменшенню рівня фазового розшарування компонентів.
5. Вперше встановлено, що при утворенні взаємопроникних структур в поліуретан-поліакрилатних градієнтних ВПС і формуванні проникної акрилатної сітки утворюються дифузні мікрообласті з міжфазовими шарами і структура яких близька до будови матричної поліуретанової сітки, а їхня об’ємна частка залежить від співвідношення складових в шарах градієнтних ВПС. Встановлено також, що внаслідок відмінностей у структурі градієнтних ВПС, яка залежить від напрямку градієнта концентрації акрилатної складової, градієнтні ВПС демонструють анізотропію демпферних властивостей.
6. Вперше, використовуючи принципи математичного моделювання запропоновано імітаційну модель, що спирається на експериментальні дані з кінетики дифузії акрилатного мономера в поліуретановій матриці при формуванні градієнтних взаємопроникних полімерних сіток, і систему рівнянь, які адекватно описують процеси масообміну та масопереносу, що супроводжують даний процес. Показано, що, змінюючи вхідні параметри (час набухання або випаровування мономера), можна проектувати градієнтні профілі різної геометрії: параболічний, гіперболічний, сигмоїдальний, лінійний. Визначено кореляційні функції властивість–склад, які дозволяють здійснити перехід від градієнтних концентраційних профілів до профілів розподілу в шарах градієнтних взаємопроникних полімерних сіток показників, що характеризують в’язкопружні й демпферні властивості.
7. Спираючись на результати аналізу температурних залежностей в’язкопружних функцій, встановлено, що введення в структуру компонентів поліуретановмісних фазоворозділених напів-ІІ-ВПС протилежно заряджених йонних груп, дозволяє впливати на їхню фазову морфологію, зокрема, значно розширювати область обернення фаз.
8. При дослідженні природи синергізму адгезійних властивостей поліуретан-поліепоксиуретанових напів-ВПС, компоненти яких є сумісними в широкому діапазоні складів, вперше встановлено, що на залежності адгезійна міцність – склад є два максимуми: перший обумовлений впливом малих добавок лінійного поліуретану, які, як було показано раніше, спричиняють перерозподіл міжмолекулярних зв’язків і сприяють формуванню більш упорядкованої структури сітки-матриці та покращенню дисипативних властивостей системи в цілому; другий максимум обумовлений метастабільним передперехідним (від однофазового до двофазового) станом системи. Експериментально показано, що більший синергетичний ефект досягається тоді, коли область складів, в яких має місце вплив малих добавок, збігається з такою, що відповідає передперехідному стану системи.
Публікації автора:
Бровко О.О., Сергеєва Л.М., Горстон Д.Дж. Про особливості інверсії фаз у взаємо-проникних полімерних сітках // Доповіді НАН України. – 2002. - №8. – С.119 – 124.
Особистий внесок дисертанта: планування і проведення експерименту, синтез ВПС, узагальнення та інтерпретація результатів, написання рукопису статті.
Бровко О.О., Сергеєва Л.М., Карабанова Л.В. Про синергізм адгезійних властиво-стей взаємопроникних полімерних сіток // Доповіді НАН України. – 2004. – №4. – С.121–126.
Особистий внесок дисертанта: планування експерименту, синтез напів-ВПС, дослідження адгезійних і в’язкопружних властивостей, узагальнення та інтерпретація результатів, написання рукопису статті.
Бровко О.О., Грищук О.І., Сергеєва Л.М. Вплив товщини полімерних плівок на основі епокси-уретанакрилатних ВПС на їхні властивості та структуру // Полімерний журнал. – 2006. – Т. 28, № 2. – С. 126-132.
Особистий внесок дисертанта: планування експерименту, узагальнення та інтерпретація результатів, написання рукопису статті.
Бровко О.О., Файнлейб О.М., Слінченко О.А., Дубкова В.І., Сергеєва Л.М. Наповнені напіввзаємопроникні полімерні сітки на основі поліціануратів: кінетика формування та властивості // Композиц. полім. матер. – 2001. – Т. 23, № 2. – С. 85 – 91.
Особистий внесок дисертанта: планування і проведення експерименту, узагальнення результатів і написання рукопису статті.
Brovko O.O., Sergeeva L.M. Slinchenko O.A. Fainleib A.M. Dynamic mechanical study of filled semi-Interpenetrating polymer networks: snfluence of -Fe2O3 on microphase structure // Polym. Intern. – 1996. – Vol. 40, №4. – Р. 299 – 305.
Особистий внесок дисертанта: планування і проведення експерименту, узагальнення результатів і написання рукопису статті.
Бровко О.О., Сергєєва Л.М. Слінченко О.А. Файнлейб О.М. Недашківська Н. Вплив наповнювача на сумісність компонентів в напів-взаємопроникних полімерних сітках // Композиц. полим. матер., 1996, Вып. 57. – С. 28 – 35.
Особистий внесок дисертанта: планування експерименту, узагальнення та інтерпретація результатів, написання рукопису статті.
Бровко О.О., Сергєєва Л.М. Слінченко О.А. Файнлейб О.М. Недашківська Н. Наповнені -Fe2O3 напів-взаємопроникні полімерні сітки на основі поліуретану і поліепоксиізоціанурату // Укр. хим. журнал. – 1996. - №10. – С.133-139.
Особистий внесок дисертанта: планування і проведення експерименту, узагальнення та інтерпретація результатів, написання рукопису статті.
Бровко А.А., Файнлейб А.М., Шанталий Т.А., Сергеева Л.М., Давиденко В.В. Структура и физико-механические свойства полициануратполиуретановых полу-ВПС // Высокомолек. соед. – 1994. – Т.36, № 7. – С.1132 – 1136.
Особистий внесок дисертанта: планування і проведення експерименту, інтерпретація і узагальнення результатів, написання рукопису статті.
Бровко А.А., Сергеева Л.М., Карабанова Л.М., Горбач Л.А. Градиентные взаимо-проникающие полимерные сетки на основе полиуретана и сополимера бутилметакрилата и олигокарбонатметакрилата// Укр. хим. журн. – 1995. – Т.61, №2. – С.58–64.
Особистий внесок дисертанта: планування експерименту, вивчення в’язкопружних властивостей та фазової структури градієнтних ВПС, інтерпретація і узагальнення результатів, написання рукопису статті.
Brovko O.O., Sergeeva L. M., Kuznetsova V. P., Lemeshko V. N. Dynamic mechanical studies of polyurethane-polyurethane semi-interpenetrating polymer networks filled g-Fe2O3 // Eur. Polymer J. - 1999. - Vol.35, №11. – P.2045-2050.
Особистий внесок дисертанта: планування і проведення експерименту, узагальнення і інтерпретація результатів, написання рукопису статті.
Бровко О.О., Слінченко О.А., Дубкова В.І., Сергеєва Л.М. Вплив вуглецевого волокна на властивості лінійного поліуретану // Композиц. полім. матер. – 2003. – Т. 25, №2. – С 128 – 133.
Особистий внесок дисертанта: планування і проведення, узагальнення та інтерпретація результатів, написання рукопису статті.
Brovko A.A. Sergeeva L.M. Ionomer-containing Interpenetrating Polymer Networks: Adhesion and Viscoelastic Properties and Structure. // In book “Advances in Urethane Ionomers”, Ed. by H.X. Xiao and K. C. Frisch. – 1995. – Vol. 1. – P.147-163.
Особистий внесок дисертанта приготування зразків, планування і проведення експерименту, узагальнення і інтерпретація результатів, написання рукопису статті.
Бровко О.О., Сергєєва Л.М., Карабанова Л.В., Горбач Л.А. Напіввзаємопроникні полімерні сітки на основі частково сумісних компонентів // Укр. хім. журн. – 2003. – Т.69, №12. – С. 106 – 109.
Особистий внесок дисертанта: приготування зразків, планування і проведення експерименту, узагальнення і інтерпретація результатів, написання рукопису статті.
Бровко А.А., Сергеева Л.М., Степаненко Л.В., Колодницкая З.А. Вязкоупругие свойства полувзаимопроникающих полимерных сеток на основе полиуретанового иономера и эпоксидного олигомера // Укр. хім. журн. –1991. –Т.57, №11. –С.1224-1229.
Особистий внесок дисертанта: планування і проведення експерименту, узагальнення та інтерпретація результатів, написання рукопису статті.
Сергеева Л.М., Слинченко Е.А., Бровко А.А., Файнлейб А.М., Недашковская Н.С. Влияние g-Fe2O3 на микрофазовое разделение в полу-взаимопроникающих полимерных сетках на основе полиуретана и полиэпоксиизоцианурата // Высокомолек. соед. Сер. Б. – 1996. – Т.38, № 5. – С.913 – 918.
Особистий внесок дисертанта: планування і проведення експерименту, узагальнення та інтерпретація результатів, написання рукопису статті.
Semenovich G., Fainleib A., Slinchenko O., Brovko O., Sergeeva L., Dubkova V. Influance of carbon fibre on formation kinetics of cross-linked copolymer from bisphenol A dicyanate and epoxy oligomer // React.& Funct. Polymers. -1999. – Vol.40. – P. 281 – 288.
Особистий внесок дисертанта: планування експерименту, обговорення та інтерпретація результатів, участь у написанні рукопису статті.
Сергєєва Л.М., Горбач Л.А., Бровко О.О., Земляк Є.М. Застосування методу імітаційного моделювання для прогнозування деяких властивостей градієнтних ВПС // Доповіді НАН України. – 1998. – № 1. – С. 179 – 182.
Особистий внесок дисертанта: проведення дослідження в’язкопружних властивостей, обговорення та інтерпретація результатів, участь у написанні рукопису статті.
Fainleib A., Slinchenko O., Brovko O., Sergeeva L., Dubkova V., Frisch H. Effect of carbon filler on the curing kinetics of epoxycyanate coolygomer // Macromol. Symp. – 2001. – Vol.169. – P. 179 – 184.
Особистий внесок дисертанта: планування і проведення експерименту, узагальненням та інтерпретація результатів, участь у написання рукопису статті.
Степаненко Л.В., Колодницкая З.А., Бровко А.А., Сергеева Л.М. Исследование свойств материалов на основе иономерных полувзаимопроникающих полимерных сеток // Композиц. полим. материалы. – 1990. – Вып.45. – С. 31–36.
Особистий внесок дисертанта: проведення експерименту, узагальненням та інтерпретація результатів, участь у написання рукопису статті.
Fainleib A., Brovko O., Slinchenko E., Sergeeva L. Compatibilization of components in interpenetrating polymer networks. Influence of carbon fiber filler on formation kinetics and phase structure // Nonlinear optics. Quantum optics. – 2004. – Vol. 32. – P. 149-160.
Особистий внесок дисертанта: планування і проведення експерименту, вивчення в’язкопружних властивостей та фазової структури, інтерпретація результатів, участь у написанні рукопису статті.
Sergeeva L.M., Dubkova V. I., Fainleib A.M., Alekseenko V.I., Brovko А.А., Maevskaya O.I. The role of active carbon-fibrous filler in decrease of combustibility of semi-Interpenetrating polymer networks // Intern. J. Polymeric mater. -2000. -Vol.47. -P.31- 41.
Особистий внесок дисертанта: приготуванні зразків наповнених вуглецевим волокном напів-ВПС, опис процедури приготування, обговорення результатів.
Горбач Л. А., Шилов В. В., Сергеєва Л. М., Оранська О.І., Бровко О.О. Гетерогенна структура градієнтних взаємопроникних полімерних сіток на основі поліуретану та олігоефірактрилату // Фізика конденсованих високомолекулярних систем. Релаксаційні явища в полімерах. – 1997. – Вип. 6. – С. 256-258.
Особистий внесок дисертанта: вивчення в’язкопружних властивості градієнтних ВПС, обговорення та інтерпретація результатів, участь у написання статті.
Горбач Л.А., Бровко А.А., Сергеева Л.М. Особенности вязкоупругих свойств градиентных полиуретан-полиакрилатных взаимопроникающих полимерных сеток // Фізика конденсованих високомолекулярних систем. – 1998. – Вип. 6. – С. 57-58.
Особистий внесок дисерт анта: планування і проведення експерименту, узагальненням та інтерпретація результатів, участь у написання рукопису статті.
Бровко А.А., Сергеева Л.М. Обращение фаз в фазоворазделенных взаимопроникающих полимерных сетках // Тез. 9-ой междунар. конф. по химии и физикохимии олигомеров. – Одесcа (Украина). – 2005. – С.140.
Бровко О.О. Обернення фаз у поліуретановмісних взаємопроникних полімерних сітках // Тез. Х Української конф. з високомолек. сполук. – Київ (Україна). – 2004. – С.35.
Бровко О.О., Сергеєва Л.М., Карабанова Л.В., Горбач Л.А. Синергізм адгезійних властивостей напіввзаємопроникних полімерних сіток // Тез. Х Української конф. з високомолек. сполук. – Київ (Україна). – 2004. – С.94.
Brovko O.O. Slinchenko O.A. Fainleib O.M. Sergeeva L.M. Frisch H. L. The role of the dispersed filler in the phase morphology formation and properties of semi-interpenetrating polymer networks // Intern. Sympos. Eurofillers’99. – Lyon-Villeurbanne (France). – 1999. – P.28.
Fainleib A.A.,, Shantalii T.A., Slinchenko O.A., Brovko O.O., Sergeeva L.M. Semi-interpenetrating polymer networks based on thermoplastic polyurethane and modified polycyanurates // 14th Bratislava Intern. Conf. on Modified Polymers. – Bratislava (Slovakia). – 2000. – P.177.
Fainleib A.M., Slinchenko O. A., Brovko O.O., Sergeeva L.M. Dubkova V.I. Frisch H. L. Effect of the carbon filler surface on the chemictry and curing kinetics of epoxycyanate coolygomer // Intern. Sympos. Eurofillers’99. – Lyon-Villeurbanne (France). – 1999. – P.92.
Fainleib A.M., Seminovych H.М., Slinchenko E.A., Brovko A.A., Sergeeva L.M. Kinetic regularities of synthesis of carbon-fiber reinforced thermostable Polyepoxytriazines // IUPAC Intern. Symp. Adv. in Polym. Sci. and Techn., Macro-98. – Madras (India). Macromol. New Frontiers. – Vol. II. – 1998. – P. 812-814.
Бровко А.А., Сергеева Л. М., Григорьева О. П. Влияние микрофазовой структуры компонентов на их совместимость в композитах типа взаимопроникающих полимерных сеток (ВПС) // Междунар. научно-техн. конф. “ПОЛИКОМ–98”. – Гомель (Беларусь). – 1998. – С.105 .
Слинченко Е.А., Семенович Г.М., Файнлейб А.М., Бровко А.А., Сергеева Л.М., Дубкова В.И. Влияние наполнитьеля на химизм и кинетику термоотверждения эпоксицианатного соолигомера// Тез. 6-ой междунар. конф. по химии и физикохимии олигомеров. – Казань (Россия). – 1997. – С. 141.
Горбач Л.А., Сергеева Л.М., Бровко А.А., Оранская Е.И. Исследование структурных особенностей градиентных взаимопроникающих полимерных сеток // Тез. 6-ой междунар. конф. по химии и физикохимии олигомеров. – Казань (Россия). – 1997. – С. 108.
Сергеева Л. М., Бровко А.А., Горбач Л.А., Григорьева О.П., Карабанова Л.В., Файнлейб А.М. Формирование и свойства взаимопроникающих полимерных сеток (ВПС) различных типов // Тез. Междунар. конф. “Фундаментальные проблемы науки про полимеры”. – Москва (Россия). – 1997. – C.1-67.
Sergeeva L.M., Brovko O.O., Slinchenko O.A Semi-interpenetrating polymer networks filled with g-Fe2O3. // The 6th POLYCHAR, Intern. Conf. on Polymer Characterization. – Denton (USA). – 1998. – P.48.
Слінченко О.А,, Бровко О.О., Файнлейб О.М. Властивості та фазова структура напів-ВПС, наповнених вуглецевим волокном // Тез. VIII Української конф. з високомолек. сполук. – Київ (Україна). - 1996. – С.202.
Горбач Л.А., Сергєєва Л.М., Земляк Є.М., Бровко О.О. Імітаційне моделювання при одержанні градієнтних взаємопроникних сіток // Тез. VIII Української конф. з високомолек. сполук. – Київ (Україна). - 1996. – С.203.
Sergeeva L.M., Brovko O.O., Slinchenko O.A. Interface layers in semi-interpenetrating polymer networks high-filled with g-Fe2O3 // Intern. Sympos. “Polymers at the phase boundary”. - L’viv (Ukraine). – 1995. – P.35.
