Структурообразование древесно-полимерных композитов и влияние жидких агрессивных сред на их физико-механические характеристики тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Жданова Татьяна Владимировна

• Жданова Татьяна Владимировна
• кандидат наук
• 2022

Оглавление диссертации кандидат наук Жданова Татьяна Владимировна

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1. Характеристики исходных веществ

2.2. Методы испытаний и исследований образцов

ГЛАВА 3. СВЯЗЬ МЕЖДУ ВОДОПРОНИЦАЕМОСТЬЮ И РЯДОМ ФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПОЛИМЕРОВ

Заключение по главе

ГЛАВА 4. ВОЗМОЖНОСТИ ПРЕДСКАЗАНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ТЕРМИЧЕСКОГО РАСШИРЕНИЯ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ПОЛИВИНИЛХЛОРИДА

4.1. Температура размягчения

4.2. Прогнозирование совместимости полимеров для изготовления смесей

4.2.1. Термомеханические кривые (ТМ-кривые) для ДПК

4.2.2. Коэффициенты линейного термического расширения ДПК

4.2.3. Измерения КЛТР универсальных брусьев из ДПК

Заключение по главе

ГЛАВА 5. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ МОДУЛЯ УПРУГОСТИ КОМПОЗИТОВ НА ОСНОВЕ СМЕСЕЙ ПОЛИВИНИЛХЛОРИДА С РЯДОМ АРОМАТИЧЕСКИХ ПОЛИМЕРОВ

Заключение по главе

ГЛАВА 6. ВЛИЯНИЕ АГРЕССИВНЫХ СРЕД НА МЕХАНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДРЕВЕСНО-ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИТОВ

6.1. Испытания образцов в жидких агрессивных средах

6.2. Статистический анализ влияния агрегатного состояния воды, химического

состава среды и длительности выдержки во всех средах на свойства строительного

материала

6.2.1. Влияние агрегатного состояния воды и длительности выдержки в средах на

удельную ударную вязкость

6.2.2. Влияние наличия хлора в воде и длительности выдержки в средах на удельную ударную вязкость

6.2.3. Влияние концентрации бензина в воде и длительности выдержки в средах на удельную ударную вязкость

6.2.4. Влияние агрегатного состояния воды и длительности выдержки в средах на прочность при изгибе

6.2.5. Влияние наличия хлора в воде и длительности выдержки в средах на прочность при изгибе

6.2.6. Влияние концентрации бензина в воде и длительности выдержки в средах на прочность при изгибе

6.2.7. Влияние агрегатного состояния воды и длительности выдержки в средах на твердость по Шору

6.2.8. Влияние наличия хлора в воде и длительности выдержки в средах на твердость по Шору

6.2.9. Влияние концентрации бензина в воде и длительности выдержки в средах на твердость по Шору

6.3. Исследование релаксации напряжения образцов ДПК № 1 и №

Заключение по главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ 1 Акт о внедрении

ПРИЛОЖЕНИЕ 2 Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ

ПРИЛОЖЕНИЕ 3 Код программы для построения диаграмм совместимости

водопроницаемости с рядом характеристик полимеров

ПРИЛОЖЕНИЕ 4 Микрофотографии структур ДПК, выдержанных в различных

агрессивных средах

ПРИЛОЖЕНИЕ 5 Свойства образцов ДПК после выдержки в разных средах

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Структурообразование древесно-полимерных композитов и влияние жидких агрессивных сред на их физико-механические характеристики»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. Новое поколение композитов появляется по мере растущего понимания поведения материалов, улучшения способов обработки и повышения производительности, а также выявления новых возможностей модификации составов материалов. В настоящее время стремятся улучшить экологичность строительных материалов и снизить их стоимость; это будет играть важную роль в будущем этих композитов. Полимерные композиты, армированные натуральными волокнами, привлекают большое внимание из-за их низкой плотности, невысокой стоимости, приданием неабразивных, негорючих, нетоксичных свойств. Однако одной из основных проблем этих композитов является присущая им чувствительность к влаге (основная причина грибкового разложения, роста плесени и нестабильности размеров), что приводит к сокращению срока службы, а также к дорогостоящему обслуживанию. Поэтому необходимо понять критические проблемы долговечности, стойкости к атмосферным и агрессивным техногенным воздействиям термопластичных композитов, армированных натуральными волокнами.

Все это важно для строительных материалов, работающих в различных условиях внешних воздействий и окружающей среды. Актуальная задача при создании и исследовании таких материалов заключается в возможности осуществлять прогноз термических и механических свойств композитов на основе химического строения компонентов древесины и минерального наполнителя.

Диссертационная работа выполнялась в рамках Государственного задания Министерства науки и высшего образования РФ «Теоретико-экспериментальное конструирование новых композитных материалов для обеспечения безопасности при эксплуатации зданий и сооружений в условиях техногенных и биогенных угроз» № FSWG-2020-0007.

Степень разработанности темы. Решение задачи устойчивости древесно-полимерных композитов, модифицированных минеральным наполнителем, к действию агрессивных сред потребовало проведения комплекса научных и организационных мероприятий. Изучением устойчивости древесно-полимерных композитов (ДПК), разработкой математических моделей и расчетных схем для количественной оценки свойств композитов занимались Аскадский А. А., Хозин В. Г., Абдрахимова Л. А.,

Низамов Р. К., Мацеевич Т. А., Кондраш,енко В. И., Попова М. Н., Ярцев В. П., Селяев В. П., Ислам М. А., Бушатц Г., Касслер Е. Л., Хагхес С. Е., Фрид К. Ф., Кочнев А. М., Buthaina A. Ibrahim, Karrer M. Kadum, Saxe P., Freeman C., Rigby D. и др.

Несмотря на наличие большого числа работ, посвященных структуре и механическим свойствам смесей, анализируемые в этих работах вопросы не всегда находят адекватное рассмотрение. Детальные исследования физико-механических характеристик ДПК, экспонированных в агрессивных средах, актуальны для ДПК, используемых для получения строительных материалов, работающих во внешних условиях окружающей среды, а также в бассейнах.

Цели и задачи исследования.

Целью диссертации является установление закономерностей структурообразования древесно-полимерных композитов, наполненных смесью древесной муки и минерального наполнителя, обладающих улучшенным комплексом физико-механических и эксплуатационных характеристик, устойчивых к воздействию жидких агрессивных сред.

В соответствии с поставленной целью решались следующие взаимосвязанные задачи:

1. Установить закономерности структурообразования ДПК в зависимости от вида древесной муки и содержания минерального наполнителя.

2. Разработать математическую модель и соответствующую компьютерную программу, которые позволят строить диаграммы совместимости (диаграммы связывания) водопроницаемости с температурой стеклования, плотностью, энергией когезии, температурой начала интенсивной термической деструкции.

3. Оценить изменения физико-механических и структурных характеристик от длительности воздействий жидких агрессивных сред:

- прочность при сжатии и изгибе;

- модуль упругости при сжатии;

- удельная ударная вязкость;

- твердость.

4. Осуществить прогноз коэффициента линейного термического расширения (КЛТР) материалов, полученных из смесей ароматических полимеров с поливинилхлоридом (ПВХ).

5. Спрогнозировать модуль упругости материалов, полученных из смесей ароматических полимеров с ПВХ, а также смесей ПВХ с древесиной различных пород и CaCOз.

6. Исследовать влияние термических и механических воздействий на физико-механические и эксплуатационные свойства ДПК.

7. Исследовать воздействия следующих агрессивных сред на ДПК на основе смесей ПВХ и древесной муки:

- воздействие дождевой воды;

- воздействие хлорированной воды;

- воздействие снега и ледяных образований;

- воздействие бензиновой смеси с водой при разном содержании бензина.

8. Предложить рецептуры смесей для получения ДПК с высокими потребительскими свойствами.

Научная новизна:

- Установлена связь между водопроницаемостью полимерных материалов и температурой стеклования, энергией когезии, плотностью и температурой начала интенсивной термической деструкции. Разработана математическая модель и соответствующая компьютерная программа, позволяющие строить диаграммы связывания водопроницаемости полимеров с энергией когезии, температурой стеклования, плотностью и температурой начала интенсивной термической деструкции, а также позволяющая выбирать линейные полимеры, обладающие заданной водопроницаемостью и перечисленными свойствами.

- Установлено, что введение различных полимеров, таких как полиимиды, сложные полиэфиры, полиэфиркетоны, полисульфиды или полифениленоксиды, в состав ДПК позволяет получить гомогенные смеси с ПВХ, обладающие низкой величиной КЛТР. Показано, чем выше температура стеклования полимера, вводимого в смесь с ПВХ, тем больше снижение КЛТР. Получены математические модели, позволяющие прогнозировать коэффициент термического расширения и модуль упругости смесей различных полимеров с ПВХ, а также смесей ПВХ с древесиной различных пород и минеральными наполнителями.

- Установлены закономерности структурообразования древесно-полимерных композитов, обладающих улучшенным комплексом физико-механических

эксплуатационных характеристик и устойчивых к воздействию жидких агрессивных сред, зависящие от состава смесей полимеров, количества и вида минерального наполнителя. Показано, что воздействие водосодержащих агрессивных сред приводит к упорядочиванию и пластифицированию структуры материала, обусловливая изменение его механических показателей.

Теоретическая значимость заключается в установлении фундаментальной закономерности влияния параметров структуры, состава смесей полимеров и количества минерального наполнителя на эксплуатационные и физико-механические характеристики материалов на основе древесно-полимерных композитов, выдержанных в жидких агрессивных средах (в дождевой и хлорированной воде, льде, смесях воды и бензина).

Практическая значимость заключается в разработке и оптимизации составов строительных материалов на основе поливинилхлорида, содержащих в качестве минерального наполнителя СаС03, используемых для изготовления террасных досок, сайдинга, напольных покрытий и др.

Все полученные материалы имеют пониженный КЛТР на величину от 6 до 52 % по сравнению с исходным ПВХ. Снижение КЛТР происходит пропорционально температуре стеклования полимера. Введение СаС03 в состав смесей также понижает величину КЛТР пропорционально его содержанию. При наполнении ПВХ древесиной бамбука величина КЛТР снижается в большей степени, чем при наполнении древесиной хвойных пород.

Наибольшее увеличение модуля упругости (от 2400 до 3980 МПа) дает введение в смесь полипиромеллитимида анилинфталеина. Получение древесно-полимерных композитов с использованием древесины хвойных пород увеличивает модуль упругости от 2400 до 4660 МПа, измеренный при растяжении. Введение минерального наполнителя СаС03 приводит к увеличению модуля упругости Е до 3230 МПа при содержании СаС03 по отношению к древесному наполнителю, равном 42 %. Прогноз модуля упругости для композитов, содержащих moso бамбук в качестве древесного наполнителя, показывает, что при таком содержании древесного наполнителя модуль упругости может возрасти до 4400 МПа.

Методология и методы исследования. Методологической основой работы послужили основы строительного материаловедения, опирающегося на обобщение

эксперимента, сравнительный анализ, методы математического моделирования, применение системного подхода. Исследования проводились в соответствии с действующими ГОСТами и ISO, с применением термомеханического анализа, измерения удельной ударной вязкости, прочности при изгибе, твердости по Шору, структурных изменений, на современном сертифицированном оборудовании.

При проведении исследований использовались физико-химические методы оценки характеристик структуры и свойств, методы дисперсионного и корреляционного анализа и статистической обработки экспериментальных данных с применением ЭВМ.

Положения, выносимые на защиту:

- фундаментальная закономерность влияния параметров структуры и состава на эксплуатационные и механические свойства материалов на основе древесно-полимерных композитов, содержащих поливинилхлорид, древесный наполнитель разных типов и минеральный наполнитель.

- результаты сравнительного исследования предельных прочностных свойств древесно-полимерных композитов, содержащих разное количество минерального наполнителя CaCO3.

- математическая модель и соответствующая компьютерная программа, позволяющие строить диаграммы связывания водопроницаемости полимеров с энергией когезии, температурой стеклования, плотностью и температурой начала интенсивной термической деструкции.

- результаты опытно-промышленного внедрения.

Личный вклад автора состоит в разработке и проверке адекватности расчетных схем для построения диаграмм связывания водопроницаемости с другими физическими характеристиками полимеров, написании соответствующей компьютерной программы на языке Java, участии автора в планировании и проведении исследований свойств всех объектов исследования, анализе и обобщении результатов работы, установлении фундаментальной закономерности влияния параметров структуры и состава на эксплуатационные свойства материалов на основе древесно-полимерных композитов, оформлении полученных результатов в виде публикаций и докладов.

Степень достоверности результатов работы обеспечена методически обоснованным комплексом исследований с использованием современных средств исследований и измерений, а также математической обработкой результатов

экспериментов по измерению прочностных характеристик, статистической обработкой результатов, а также опытными испытаниями и их положительным практическим эффектом.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы прошли апробацию на следующих конференциях: International Scientific Conference on Advance in Civil Engineering: «Construction - The Formation of Living Environment» (FORM-2020, FORM-2021) (2020, 2021); XXIX Russian-Polish-Slovak seminar «Theoretical Foundation of Civil Engineering» (TFoCE 2020) (2020); VII Integration, Partnership and Innovation in Construction Science and Education (IPICSE 2020) (2020); Первая Национальная конференция «Актуальные проблемы строительной отрасли и образования» (2020).

Внедрение результатов исследований. Результаты исследований использованы при изготовлении опытной партии террасной доски из древесно-полимерных композитов, содержащих ПВХ, мел (CaCO3), древесину хвойных пород и бамбука, на предприятии ООО «ТД «Savewood». Акт внедрения представлен в Приложении 1.

Публикации. Материалы диссертации достаточно полно изложены в 10 научных публикациях, из которых 4 работы опубликовано в журналах, включенных в Перечень рецензируемых научных изданий, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертаций на соискание ученой степени кандидата наук, на соискание ученой степени доктора наук (Перечень рецензируемых научных изданий) и 3 работы опубликованы в журналах, индексируемых в международной реферативной базе Scopus. Получено свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ (Приложение 2).

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 6 глав, заключения, списка литературы, приложений. Работа изложена на 180 страницах машинописного текста, включающего 125 рисунков, 57 таблиц. Список литературы включает 151 наименований. 5 приложений.

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

Полимерные материалы, наполненные древесиной, получили название древесно-полимерные композиты (ДПК). ДПК используются для производства самых различных изделий, а в строительной индустрии их применяют для производства террасных досок, сайдинга, декоративных ограждений, заборных систем, ступень, разных аксессуаров и комплектующих.

Производство ДПК и их прочностные и реологические свойства описаны в работах [26, 41, 46, 81, 91, 114, 116, 120, 145]. Способы изготовления ДПК детально изложены в работах [26, 41, 132, 136]. Реологические свойства полимерных композитов рассматривались в работах [52, 53, 56, 57, 58].

Прочностные свойства ДПК описаны, например, в работах [88, 89, 90, 91]. В работе [91] описаны свойства ДПК на основе сэвилена, который представляет собой сополимер этилена с винилацетатом [141].

Существенное внимание уделяется структуре и свойствам ДПК, в которых матричным полимером является поливинилхлорид (ПВХ) [7, 49, 78, 110, 130, 131, 144]. ПВХ используется преимущественно в виде первичного материала.

Материалы ДПК, используемые в строительстве [121, 145], подвергаются самым разнообразным климатическим воздействиям, рассмотренным в работах [10, 11, 95, 98, 99, 104, 127, 128]. Влияние погодных условий оценивается стойкостью к влаго- и водопоглощению, к УФ-облучению. Наличие поглощенной воды в полимерных строительных материалах приводит к существенному изменению их физических и механических свойств, а также к ухудшению их внешнего вида. Поэтому в диссертационной работе уделено много внимания водопроницаемости полимерных композитов и их стойкости к агрессивным воздействиям окружающей среды. Были рассмотрены соответствующие литературные источники [143, 147]. В работах [4, 5, 7, 86, 87, 92, 93, 100, 130] описана расчетная схема для прогнозирования водопроницаемости полимеров. В этих работах предложено соотношение для расчета энергии активации процесса проницаемости. Атомные константы, используемые для расчета, имеются в работах [93, 100]. Помимо химического строения полимера учитывается степень кристалличности, температура эксплуатации и свободный объем.

Метод компьютеризован, и соответствующая ЭВМ-программа позволяет проводить расчеты в автоматическом режиме после внесения всех данных пользователем.

В настоящее время проблема влияния воды на различные свойства полимеров остается весьма актуальной. Особое внимание обращают на состав воды, связанный с наличием примесей и добавок. Например, изучено влияние концентрации соли на проницаемость воды через полимерные мембраны [33, 42, 43, 44]. Решение этой задачи связано с дефицитом чистой воды во многих странах [36, 75], а также с проблемой опреснения воды [14]. Исследование барьерных свойств мембран на основе полисульфонов проведено в работах [59, 64, 65, 85]. Полученные результаты могут быть использованы для создания полимерных мембран [31, 48], предназначенных для опреснения воды. В работе [32] проведен сравнительный анализ коэффициентов диффузии воды и селективности в зависимости от концентрации соли в воде в мембранах на основе сетчатого полиамида, ароматического полиамида, полиимида, ацетата целлюлозы, сульфонированного полиариленэфирсульфона. Проблема защиты оптоэлектронных материалов от действия влаги в окружающей среде рассмотрена в работе [35]. Такая защита является основным препятствием в создании гибких дисплеев, активно используемых в последнее время.

Большое внимание уделяется изучению проницаемости воды через полимерные мембраны для материалов на основе ПВХ. Проницаемость паров воды через пленки не только самого ПВХ, но и его сополимеров с перхлорвинилом, винилацетатом и этиленом, изучена в работе [33]. Выявлена нелинейная зависимость проницаемости от толщины пленки. Зависимости такого рода обнаружены и для мембран на основе вулканизованного каучука. Эти зависимости описаны с помощью уравнения, предложенного в работе [42], основанного на теоретических разработках [43, 44].

Прогнозирование барьерных свойств полимерных мембран рассмотрено в работах [21, 51]. Проанализировано влияние концентрации пенетранта на изменение проницаемости. Для композитов, которые наполняются плоскими непроницаемыми частицами, проанализировано влияние угла ориентации, распределения по размерам этих частиц и их расположения в композите на барьерные свойства. Полимерные пленки, в которых находятся параллельно уложенные плоские непроницаемые частицы наполнителя, обладают существенно меньшей проницаемостью по сравнению с исходными пленками [51].

В работе [21] рассмотрена диффузия молекул пенетранта в полимерных нанокомпозитах. В качестве наполнителя использовали частицы полимерной наноглины. Учитывали содержание и ориентацию частиц наноглины, а также ее взаимодействие с полимерной матрицей. Наблюдали хорошее согласие между экспериментальными и теоретическими данными, полученными с помощью предложенной моделью. Авторы работы [21] считают, что предложенная ими модель более точно описывает процесс диффузии в нанокомпозитах, в которых частицы наполнителя разъединены. Модель не работает, если частицы наноглины соединяются с образованием кластеров.

Расчетная схема, позволяющая количественно оценивать величину водопроницаемости через полимерные мембраны [93, 101, 126] распространена на оценку проницаемости нанокомпозитов [77, 126]. В этом случае учитывается не только химическое строение базового полимера, но и влияние концентрации наночастиц, их размеры, форма (плоские частицы в виде таблеток, брусков, стержней, сферические частицы, нановолокна), учитывается степень ориентации, а также химическое строение полярных групп, привитых на поверхность наночастиц. Также в [126] проанализировано влияние ориентации анизометрических наночастиц на водопроницаемость. Рассмотрены однородное и случайное распределения наночастиц в объеме композита. Рассчитана общая доля области, не доступной для пенетрации молекул воды.

Новые полимерные материалы разрабатываются, как правило, путем создания смесей известных полимеров [67, 103, 107], а также композитов [68]. К настоящему времени изучены механические свойства (прочность, модуль упругости и др.) большого количества смесей полимеров, но лишь некоторые исследования связаны с расчетными методами прогнозирования. Кратко рассмотрим эти работы. Для смесей полистирола и АБС-пластика найдено, что их механические свойства лучше, чем аналогичные свойства составляющих компонентов в работе [15]. Авторы объясняют это хорошей совместимостью данных полимеров. В работе [72] рассмотрены различные расчетные методы оценки зависимостей модуля упругости от состава смесей. Эти зависимости часто являются экстремальными и обладают максимумами, т. е. модули упругости смесей могут превосходить средние значения для различных составов.

Испытания устойчивости к климатическим воздействиям образцов террасной доски проведено в работе [130]. Данные образцы обладают высокой устойчивостью к

действию света и воды. Замечено незначительное осветление образцов. Это явление связано с увеличением числа светлых точек (древесного наполнителя) на поверхности материала. Однако, основные изменения происходят на начальных стадиях, и эти испытания проведены для случаев относительно коротких длительностей таких воздействий.

Отдельно рассматривается весьма востребованное сегодня использование вторичных полимеров в связи с их экологичностью и дешевизной получения ресурсов. Вторичную переработку можно считать основным путём решения проблемы пластикового загрязнения, так как в ее результате образуются дополнительные продукты для других отраслей промышленности [134]. Также благодаря использованию вторичных отходов может существенно сократить употребление нефти, газа, электроэнергии и первичного сырья. [109].

В связи с использованием вторичных полимеров для производства изделий из ДПК рассмотрим несколько теоретических положений, связанных с совместимостью полимеров, термическими и механическими свойствами. В монографиях [123, 124, 135] имеются обширные сведения о прогнозировании совместимости полимеров. Теория Флори-Хаггинса в различных модификациях является основой изложения в этих монографиях. Теория PRISM (Polymer Reference Interaction Site Model) является наиболее популярной, и она компьютеризована. Эта теория учитывает ряд структурных особенностей полимеров и их смесей [74]. В цитируемой работе рассматриваются различные способы прогнозирования. Теории Флори-Хаггинса составляют основу и другой модели, называемой LCT (Lattice Cluster Theory). В основе этой модели лежит теория решеточных кластеров. Важным является учет влияние на совместимость таких особенностей смешиваемых полимеров, как наличие разветвлений, типа присоединения звеньев («голова к хвосту», «голова к голове»). Эти вопросы рассмотрены в работах [28, 29]. Также с методами предсказания совместимости полимеров можно познакомиться в монографии [122], и эти методы также основаны на модификации теории Флори-Хаггинса.

Применение вторичных полимеров для производства ДПК рассмотрено в работе [129]. В ряде работ рассмотрены и подробно описаны смеси полимеров друг с другом [23, 56, 69, 82, 83]. Однако во всех описанных работах не ставится вопрос о возможности прогнозирования совместимости полимеров на основе только их

химического строения, молекулярной массы и степени ориентации. Известно, что при одном и том же химическом строении полимер может в изотропном состоянии хорошо растворяться в органическом растворителе, но отдельно его волокна растворяются гораздо медленнее. То же относится и к степени кристалличности [103].

Одним из путей решения вопроса о предсказании совместимости полимеров заключается в использовании критерия, который предназначен для анализа растворимости полимеров в органических растворителях [3, 96, 100]. Критерий основан на анализе поверхностных сил, возникающих при погружении полимерного тела в жидкость, а также на учете специфических межмолекулярных взаимодействий между полимером и растворителем. Критерий был получен в работе [126] и записывается так:

д < 1,374Ф (ф - 7Ф2 - 1 + а), (1.1)

где Ф = бП/ 62, 8п - параметр растворимости полимера и 8р - параметр растворимости растворителя; а = урп/ур, ур - поверхностное натяжение растворителя, урп - межфазное натяжение на границе полимера и растворителя.

Межфазное натяжение урп рассчитывается по известному соотношению

Урп = Ур + Уп - 2Ф(ур- Уп)05, (1.2)

где уп - поверхностная энергия полимера.

4(^р)1/3

Ф = — , 2, (1.3)

К1/3 + О2 ( )

где Уп - молярный объем полимера и Ур - молярный объем растворителя.

Подстановка формулы (1.2) в уравнение (1.1) приводит к критерию растворимости в следующем виде

д < 1.374

Л|

Поскольку в диссертационной работе существенное внимание уделено модулям упругости смесей полимеров, обратимся к литературным источникам, посвященным этому вопросу. К настоящему времени измерен модуль упругости большого количества смесей полимеров, но лишь некоторые исследования связаны с расчетными методами прогнозирования.

Было проведено исследование морфологии и свойств смесей полистирола с сополимером стирола и акрилонитрила [102]. Измеренные модули упругости смесей сравнивали с расчетными значениями, которые описывали с помощью теории Дои [22]. Нашли, что основную роль играет увеличение размера частиц, связанное с изменением межфазного натяжения и вязкости смесей. Влияние межфазного натяжения в несовместимых смесях полимеров изучалось в ряде работ [1, 13, 25, 34, 50]. Большое внимание уделяется морфологии смесей, размерам частиц, попыткам приготовления тонкодисперсных смесей и влиянию всех этих факторов на модуль упругости и другие механические свойства [17, 38, 40, 54].

Несмотря на наличие большого числа работ, посвященных структуре и механическим свойствам смесей, анализируемые в цитируемых работах вопросы не всегда находят адекватное рассмотрение. Прежде всего, это относится к возможности предсказания совместимости полимеров на основе их химического строения и фазового состояния, оценке модуля упругости смеси с учетом фазового и физического состояния смешиваемых полимеров (дисперсия твердого полимера в эластомере, дисперсия двух твердых, стеклообразных или кристаллических полимеров). При этом возможно химическое взаимодействие между микрофазами. Все это влияет на модуль упругости материалов на основе смесей полимеров. В работе [105] дана формула для расчета модуля упругости Е смеси нескольких твердых полимеров. Формула содержит Ван-дер-Ваальсовы объемы повторяющихся звеньев (или повторяющихся фрагментов сетки) полимеров, мольные доли этих полимеров и их модули упругости.

В статье [94] нами показаны возможности оценки всех физические параметров полимеров расчетным путем [12, 79]. Модуль упругости при растяжении может рассчитываться методом Дж. Бицерано [12] с помощью компьютерной программы DTW

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Жданова Татьяна Владимировна, 2022 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Anastasiadis S. H., Gancarz I., Koberstein J. T. Interfacial tension of immiscible polymer blends: temperature and molecular weight dependence // Macromolecules. - 1988. -V. 21. - Pp. 2980-2987.

2. Ashori A. Wood-plastic composites as promising green-composites for automotive industries! // Bioresource Technology. - 2006. - N. 99(11). - Pp. 4661-4667.

3. Askadskii A. A. Computational Materials Science of Polymers. - Cambridge: Cambridge International Science Publishing, 2003. - 695 p.

4. Askadskii A. A. Development of studies concerning analysis of the porous structure and solubility of polymers // Polymer Science. - 2012. - Series A, V. 54, N. 11. - Pp. 849-858.

5. Askadskii A. A. Development of Studies Concerning Analysis of the Porous Structure and Solubility of Polymers // Polymer Science. - 2012. - Series A, V. 54, N. 11. -Pp. 849858.

6. Askadskii A. A. Physical Properties of Polymers. Prediction and Control. -Amsterdam: Gordon and Breach Science Publishers, 1996. - 350 p.

7. Askadskii A., Matseevich T., Askadskii Al., Mooz P., Romanova E. Structure and Properties of Wood-Polymer Composites. - Cambridge: Cambridge Scholars Publishing, 2019. - 231 p.

8. Askadskii A., Zhdanova T., Matseevich T. Principle of computer synthesis of network polymers possessing a specified interval of glass temperatures // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. - 2021. - V. 1030. - Art. 012015.

9. Askadskii A.A., Zhdanova T.V., Andreev I.F., Matseevich S.V., Matseevich T.A. Connection of water permeability with a number of physical properties of polymers // E3S Web of Conferences. - 2021. - Vol. 263, art. 01022.

10. Barrer R. M., Petropoulos J. H. Diffusion in heterogeneous media: lattices of parallelepipeds in a continuous phase // Br. J. Appl. Phys. - 1961. - V. 12. - P. 691-697.

11. Bharadwaj R. K. Modeling the barrier properties of polymer-layered silicate // Macromolecules. - 2001. - V. 34. - Pp. 9189-9192.

12. Bicerano J. Prediction of Polymer Properties. - NY: Marcel Dekker, Inc., 1996. -

669 p.

13. Biresaw G., Carriere C., Sammler R. Effect of Temperature and Molecular Weight on the Interfacial Tension of PS/PDMS Blends // Rheol. Acta. - 2003. - V. 42. - Pp. 142-147.

14. Burbano A. A., Adham S. S., Pearce W. R. The state of full-scale RO/NF desalination - results from a worldwide survey // Journal of the American Water Works Association. - 2007. - V. 99. - Pp. 116-127.

15. Buthaina A. I., Karrer M. K. Influence of Polymer Blending on Mechanical and Thermal Properties // Modern Applied Science. - 2004. - V. 44, № 8. - Pp. 1405.

16. Carus M., Eder A., Dammer L., Korte H., Scholz L., Essel R., Breitmayer E. WPC/NFC Market Study 2014-03, Wood-Plastic Composites (WPC) and Natural Fiber Composites (NFC): European and Global Markets 2012 and future Trends: Technical report. -Germany: Nova Institute GmbH, 2012. - 16 p.

17. Chopra D., Kontopoulou M., Vlassopoulos D., Hatzikiriakos S. G. Effect of maleic anhydride content on the rheology and phase behavior of poly(styrene-co-maleic anhydride)/poly(methyl methacrylate) blends // Rheol. Acta. - 2002. - V. 41, № 1-2. Pp. 1024.

18. Choudalakis G., Gotis A. D. Permeability of polymer/clay nanocomposites: A review // European Polymer Journal. - 2009. - V. 45, № 4. - Pp. 967-984.

19. Clemons C. M. Raw materials for wood-polymer composites / K. Niska & M. Sain, eds, 'Wood-polymer composites', Woodhead Publishing Limited, 2008. - Ch. 1. - Pp. 122.

20. Clemons C. Wood-plastic composites in the United States - The interfacing of two industries // Forest Products Journal. - 2002. - N. 52(6). - Pp. 10-18.

21. Cussler E. L., Hughes S. E., Ward W. X. J., Aris R. Barrier membranes // J. Membr. Sci. - 1988. - V. 38. - Pp. 161-174.

22. Doi M., Ohta T. Dynamics and rheology of complex interfaces // J. Chem. Phys. - 1991. - V. 95. - Pp. 1242-1248.

23. D'Orazio L., Cecchin G. Izotactic polypropylene/ethylene-co- propylene blends: effect of composition on rhelogy, morphology and properties of injection moulded samples // Polymer. - 2001. - V. 42. - Pp. 2675-2684.

24. Duan Z., Thomas N. L., Huang W. Water Vapour Permeability of Poly (Lactic Acid) Nanocomposites // J. Membrane Sci. - 2013. - V. 445. - Pp. 112-118.

25. Ellingson P. C., Strand D. A., Cohen A., Sammler R. L., Carriere C. J. Molecular weight dependence of polystyrene/poly(methyl methacrylate) interfacial tension probed by embedded-fiber retraction // Macromolecules. - 1994. - V. 27. - Pp. 1643-1647.

26. Figovsky O., Borisov Yu., Beilin D. Nanostructured Binder for Acid-Resisting Building Materials // J. Scientific Israel-Technological Advantages. - 2012. - V. 14, № 1. -Pp. 7-12.

27. Fredrickson G. H., Bicerano J. Barrier Properties of Oriented Disk Composites // J. Chem. Phys. - 1999. - V. 110-4. - Pp. 2181-2188.

28. Freed K. F., Dudowicz J. Effect of Shear Flow on Polymer Blends // Modern Trends in Polymer Science. - 1995. - N. 3. - 248 p.

29. Freed K. F., Dudowicz J., Forman K. W. Lattice theories of polymeric fluids // J. Chem. Phys. - 1998. - N. 108. - P. 7881.

30. Gaylord R. J., Joss B., Bendler J. T., Di Marzio E. A. The Continuous Time Random Walk Description of the Non-equilibrium Mechanical Response of Cross-linked Elastomers // Brit. Polymer J. - 1985. - V.17, №2. - Pp. 126-128.

31. Geise G. M., Lee H.-S., Miller D. J., Freeman B. D., McGrath J. E., Paul D. R. Water purification by membranes: the role of polymer science // Polymer Science, Ser. B. -2010. - V. 48, N. 15. - Pp. 1685-1728.

32. Geise G. M., Park H. B., Sagle A. C., Freeman B. D., McGrath J. E. Water permeability and water/salt selectivity tradeoff in polymers for desalination // Journal of Membrane Science. - 2011. - V. 369, N. 1-2. - Pp. 130-138.

33. Genov Iv., Ganev R., Gospodinova N., Glavchev Iv. Water-vapor permeability of polymer films // Journal of the University of Chemical Technology and Metallurgy. - 2010. -V. 45, No. 2. - Pp. 213-214.

34. Gramespacher H., Meissner J. Interfacial tension between polymer melts measured by shear oscillations of their blends // J. Rheol. - 1992. - V. 36. - Pp. 1127-1141.

35. Greener J., Ng K. C., Vaeth K. M., Smith T. M. Moisture permeability through multilayered barrier films as applied to flexible OLED display // Journal of Applied Polymer Science. - 2007. - V. 106 (5). - Pp. 3534-3542.

36. Greenlee L. F., Lawler D. F., Freeman B. D., Marrot B., Moulin P. Reverse osmosis desalination: water sources, technology, and today's challenges // Water Research. -2009. - V. 43, № 9. - Pp. 2317-2348.

37. Grosser D. Pflanzliche und tierische Bau- und Werkholz-Schadlinge. - Germany: DRWVerlag, Leinfelden-Echterdingen, 1987. - 159 p.

38. Guenther G. K., Baird D. G. An evaluation of the Doi-Ohta theory for an immiscible polymer blend // J. Rheol. - 1996. - V. 40. - Pp. 1-20.

39. Gusev A. A., Lusti H. R. Rational design of nanocomposites for barrier applications // Adv. Mater. - 2001. - V. 13-21. - Pp. 1641-1643.

40. Hashimoto T., Takenaka M., Jinnai H. Scattering studies of self-assembling processes of polymer blends in spinodal decomposition // J. Appl. Crystallogr. - 1991. - V. 24. - Pp. 457-466.

41. Hwang S.-W., Jung, H.-H., Hyun S.-H., Ahn Y.-S., Effective preparation of crack-free silica aerogels via ambient drying // J. Sol-Gel Sci. Technol. - 2007. - V. 41. - Pp. 139-146.

42. Islam M. A., Buschatz H. Assessment of thickness-dependent gas permeability of polymer membranes // Indian Journal of Chemical Technology. - 2005. - V. 12. - Pp. 88-92.

43. Islam M. A., Buschatz H. Gas permeation through a glassy polymer membrane: chemical potential gradient or dual mobility mode // Chem. Eng. Sci. - 2002. - V. 57, N. 11. -Pp. 2089-2099.

44. Islam M. A., Buschatz H., Paul D. Non-equilibrium surface reactions-a factor in determining steady state diffusion flux // J. Membr. Sci. - 2002. - V. 204, N. 1-2. - Pp. 379384.

45. Jacquelot E., Espuche E., Gérard J.-F., Duchet J., Mazabraud P. Morphology and gas barrier properties of polyethylene-based nanocomposites // Journal of Polymer Science Part B: Polymer Physics. - 2006. - V. 44. - Pp. 431-440.

46. Kickelbick G. Introduction to Hybrid Materials, in Hybrid Materials: Synthesis, Characterization, and Applications (ed G. Kickelbick) // Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, Germany. - 2007. - 498 p.

47. Klyosov A. Wood-Plastic Composites // John Wiley & Sons. - 2007. - 689 p. 47

48. Knoell T. Municipal wastewater. Chlorine's impact on the performance and properties of polyamide membranes // Ultrapure Water. - 2006. - N. 23. - Pp. 24-31.

49. Kokta B. V., Maldas D., Daneault C., Béland P. Composites of polyvinyl chloride-wood fibers // Polymer-plastics Techn. Eng. - 1990. - V. 29. - Pp. 87-118.

50. Lacroix C., Bousmina M., Carreau P. J., Favis B. D., Michel A. Properties of PETG/EVA blends: 1. Viscoelastic, morphological and interfacial properties // Polymer. -1996. - V. 37. - Pp. 2939-2947.

51. Lape N. K., Nuxoll E. N., Cussler E. L. Polydisperse flakes in barrier films // J. Membr. Sci. - 2004. - V. 236. - Pp. 29-37.

52. LeBaron P. C., Wang Z., Pinnavaia T. J. Polymer-layered silicate nanocomposites: an overview // Appl Clay Sci. - 1999. - V. 15. - Pp. 11-29.

53. Li R., Yu W., Zhou C. Rheological Characterization of Droplet-Matrix versus Co-Continuous Morphology // J. Macromol. Sci. - 2006. - B: Phys, V. 45, Is. 5. - Pp. 889898.

54. Li X. Physical, chemical, and mechanical properties of bamboo and its utilization potential for fiberboard manufacturing // LSU Master's Theses. - 2004. - 866 p.

55. Lohmann U. Holz-Handbuch. - Germany: DRWVerlag, LeinfeldenEchterdingen, 1987. - 349 p.

56. Madbouly S. A., Chiba T., Ougizawa T., Inoue T. Shear effect on the phase behaviour and morphology in oligomer blend of polystyrene/poly (methyl methacrylate) // Polymer. - 2001. - V. 42, № 4. - P. 1743-1750.

57. Matseevich T. A., Zhdanova T. V., Matseevich A. V., Askadskii A. A. Relationship between water permeability and physical characteristics of polyolefins, vinyl polymers, and polycarbonates // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. -2021. - V. 1015. - Art. 012065.

58. Matseevich T., Zhdanova T., Wang Ch., Kondrashchenko V., Askadskii A. Prediction of the modulus of elasticity of building materials based on wood-polymer composites // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. - 2020. - V. 869. -Art. 032009.

59. McGrath J. E., Park H. B., Freeman B. D., Chlorine Resistant Desalination Membranes Based on Directly Sulfonated Poly (Arylene Ether Sulfone) Copolymers: US Patent Application 11/655319 (2007).

60. Moggridge G. D., Lape N. K., Yang C., Cussler E. L. Barrier films using flakes and reactive additives // Prog. Org. Coat. - 2003. - V. 46. - Pp. 231-240.

61. Nancy K. Lape, Eric E. Nuxoll, Cussler E. L. Polydisperse flakes in barrier films // Journal of Membrane Science. - 2004. - V. 236. - Pp. 29-37.

62. Nielsen L. E. Models for the permeability of filled polymer systems // J. Macromol. Sci. (Chem.). - 1967. - A1. - Pp. 929-942.

63. Oksman N. K., Sanadi A. Interactions between wood and synthetic polymers / K. Niska & M. Sain, eds, 'Wood-polymer composites', Woodhead Publishing Limited, 2008. -Ch. 3. - Pp. 41-71.

64. Park H. B., Freeman B. D., Zhang Z.-B., Sankir M., McGrath J. E. Highly Chlorine-Tolerant Polymers for Desalination // Angewandte Chemie. - 2008. - V. 47 (32). -Pp. 6019-6024.

65. Paul M., Park H. B., Freeman B. D., Roy A., McGrath J. E., Riffle J. S. Synthesis and crosslinking of partially disulfonated polyether sulfone random copolymers as candidates for chlorine resistant reverse osmosis membranes // Polymer. - 2008. - V. 49. - Pp. 22432252.

66. Phillip B. Messersmith and Emmanuel P. Giannelis Synthesis and Barrier Properties of Poly(-caprolactone)-Layered Silicate Nanocomposites // Journal of Polymer Science Part A: Polymer Chemistry. - 1995. - V. 33. - Pp. 1047-1057.

67. Polymer Blends. Volume 1: Formulation / Edited by D.R. Paul and C.B. Bucknall. John Willey and Sons. - Inc. New York, 2000. - 600 p.

68. Powell Clois E., Beall Gary W. Physical properties of polymer/clay nanocomposites // Current Opinion in Solid State and Materials Science. - 2006. - V. 10. - Pp. 73-80.

69. Retolaza A., Eguiazabal J. I., Nazabal J. Structure and mechanical properties of polyamide-6, 6/poly (ethylene terephthalate) blends // Polymer engineering and science. -2004. - V. 44, № 8. - Pp. 1405-1413.

70. Rowell R. & LeVan-Green S. Thermal properties / R. M. Rowell, ed. // Handbook of Wood Chemistry and Wood Composites. - Florida: CRC Press, Boca Raton, Ch. 6, 2006. - 26 p.

71. Rowell R. M. Challenges in biomass-thermoplastic composites // Journal of Polymers and the Environment. - 2007. - N. 15(4). - Pp. 229-235.

72. Saxe P., Freeman C., Rigby D. Mechanical Properties of Glassy Polymer Blends and Thermosets // Materials Design, Inc., Angel Fire, NM and San Diego, CA. LAMMPS Users' Workshop and Symposium, Albuquerque, NM, August 8, 2013.

73. Schirp A., Stender J. Properties of extruded wood-plastic composites based on refiner wood fibres (TMP fibres) and hemp fibres // European Journal of Wood and Wood Products. - 2010. - N. 68(2). - Pp. 219-231.

74. Schweizer K. S., Curro J. G. Integral Equation Theories of the Structure, Thermodynamics, and Phase Transitions of Polymer Fluids // Adv. Chem. Phys. - 1997. -N. 98, V. CXVIII. - Pp. 1-142.

75. Service R. F. Desalination freshens up // Science. - 2006. - V. 313. - Pp. 10881090.

76. Shmulsky R. & Jones P. D. Forest Products and Wood Science: An Introduction, 6th edn // John Wiley & Sons, Inc. - 2010. - 481 p.

77. Sorrentino A., Tortora M., Vittoria V. Diffusion Behavior in Polymer-Clay Nanocomposites // Journal of Polymer Science Part B: Polymer Physics. - 2006. - V. 44. -Pp. 265-274.

78. Stavrov V. P., Spiglazov A. V., Sviridenok A. I. Rheological parameters of molding thermoplastic composites high-filled with wood particles // Int. J. Appl. Mech. and Eng. - 2007. - V. 12, № 2. - Pp. 527-536.

79. Van Krevelen D. W. Properties of Polymers // Third Edition, Elsevier, Amsterdam. - 1990. - 875 p.

80. Vogt D., Karus M., Ortmann S., Schmidt C., Gahle C. Wood-Plastic-Composites (WPC). - Nova-Institut GmbH, Goldenbergstraße, 2006. - N. 2. - Art. 50354.

81. Walcott M. P., Englund K. A. A technology review of wood-plastic composites // - 3ed. N.Y. Reihold Publ. Corp., 1999. - 151 p.

82. Wang B. B., Wei L. X., Hu G. S. Synergetic toughness and morphology of poly (propylene)/nylon 11/maleated ethylene-propylene diene copolymer blends // J. of Appl. Polymer Science. - 2008. - V. 110, № 3. - Pp. 1344-1350.

83. Wang Y., Na B., Fu Q., Men Y. Shear induced shish-kebab structure in PP and its blends with LLDPE // Polymer. - 2004. - V. 45, №. 1. - Pp. 207-215.

84. Winandy J., Stark N. & Clemons C. Considerations in Recycling of Wood Plastic Composites / 5th Global Wood and Natural Fiber Composites Symposium. - Germany: Kassel, 2006. - Pp. 1-9.

85. Xie W., Park H. B., Cook J., Lee C. H., Byun G., Freeman B. D., McGrath J. E. Advances in membrane materials: desalination membranes based on directly copolymerized

disulfonated poly (arylene ether sulfone) random copolymers // Water Science and Technology. - 2010. - V. 61 (3). - Pp. 619-624.

86. Yang C., Smyrl W. H., Cussler E. L. Flake alignment in composite coatings // J. Membr. Sci. - 2004. - V. 231. - Pp. 1-12.

87. Yvette P. Ly, Yu-Ling Cheng. Diffusion in heterogeneous media containing impermeable domains arranged in parallel arrays of variable orientation // Journal of Membrane Science. - 1997. - V. 133, № 2. - Pp. 207-215.

88. Абушенко A. B. Древесно-полимерные композиты: слияние двух отраслей // Мебельщик. - 2005. - № 3. - С. 32-36.

89. Абушенко А. В. Древесно-полимерные композиционные материалы. Некоторые термины и факторы развития. 2008. URL: http://www.c-a-m.narod.ru/wpc/wood-plastic-composites-defin.html. (дата обращения: 11.06.2021)

90. Абушенко А. В. Экструзия древесно-полимерных композитов // Мебельщик. - 2005. - № 2. - С. 20-25.

91. Абушенко А. В., Воскобойников И. В., Кондратюк В. А. Производство изделий из ДПК // Деловой журнал по деревообработке. - 2008. - № 4. - С. 88-94.

92. Аскадский А. А. Методы расчета физических свойств полимеров // Обзорный журнал по химии. - 2015. - №2, Т. 5. - С. 101.

93. Аскадский А. А., Афанасьев Е. С., Мацеевич Т. А., Попова М. Н., Коврига О. В., Кондращенко В. И. Расчетная схема для оценки проницаемости воды через полимеры и сополимеры // Высокомолек. соедин. - 2015. - Сер. А, Т. 57, № 6. - С. 582604.

94. Аскадский А. А., Ван С., Кондращенко В. И., Жданова Т. В., Мацеевич Т. А. Прогнозирование модуля упругости композитов на основе смесей полимеров // Строительные материалы. - 2020. - № 7. - С. 60-66.

95. Аскадский А. А., Ван С., Курская Е. А., Кондращенко В. И., Жданова Т. В., Мацеевич Т. А. Возможности предсказания коэффициента термического расширения материалов на основе поливинилхлорида // Строительные материалы. - 2019. - № 11. -С. 67-65.

96. Аскадский А. А., Кондращенко В. И. Компьютерное материаловедение полимеров. Т. 1. Атомно-молекулярный уровень. - М.: Научный Мир, 1999. - 543 с.

97. Аскадский А. А., Матвеев Ю. И., Матевосян М. С. О предсказании растворимости полимеров // Высокомолекулярные соединения. - 1990. - Cep. А, Т. 32, № 10. - С. 2157-2166.

98. Аскадский А. А., Мацеевич А. В., Пиминова К. С., Горбачева О. А., Мацеевич Т. А., Кондращенко В. И. Релаксационные свойства террасных досок с комбинированным древесным и минеральным наполнителем // Строительные материалы. - 2019. - № 3. - С. 57-63.

99. Аскадский А. А., Мацеевич Т. А., Кондращенко В. И. Модификация материалов ДПК путем введения пластификатора диоктилфталата // Строительные материалы. - 2019. - № 8. - С. 54-59.

100. Аскадский А. А., Мацеевич Т. А., Попова М. Н. Вторичные полимерные материалы. Механические и барьерные свойства, пластификация, смеси и нанокомпозиты. - М.: Изд-во АСВ, 2017. - 490 с.

101. Аскадский А. А., Мацеевич Т. А., Попова М. Н., Афанасьев Е. С. Расчетная схема для оценки и предсказания проницаемости воды через полимерные мембраны // Доклады Академии Наук. - 2015. - Т. 462, № 5. - С. 558-560.

102. Аскадский А. А., Мацеевич Т.А., Попова М.Н., Казанцева В.В., Афанасьев Е.С., Коврига О.В., Кондращенко В.И. Влияние фазового состояния и размера дисперсных частиц на модуль упругости композитов на основе смесей полимеров // Высокомолекулярные соединения. Серия А. - 2015. - № 5, Т. 57. - С. 448.

103. Аскадский А. А., Мацеевич Т.А., Попова М.Н., Кондращенко В.И. Прогнозирование совместимости полимеров, анализ состава микрофаз и ряда свойств смесей // Высокомолекулярные соединения. Серия А. - 2015. - № 2, Т. 57. - С. 162.

104. Аскадский А. А., Пиминова К. С., Мацеевич А. В. Релаксационные свойства террасных досок, изготовленных из древесно-полимерных композитов (ДПК) // Строительные материалы. - 2018. - № 6. - С. 45-52.

105. Аскадский А. А., Попова М. Н., Кондращенко В. И. Физикохимия полимерных материалов и методы их исследования. - М.: Издательство АСВ, 2015. -407 с.

106. Аскадский А. А., Тишин С. А., Казанцева В. В., Коврига О. В. О механизме деформации теплостойких ароматических полимеров на примере полиимида // Высокомолек. соедин. - 1990. - Сер. А, Т. 32, № 12. - С. 2437-2445.

107. Аскадский А. А., Хохлов А. Р. Введение в физикохимию полимеров. - М.: Научный Мир, 2009. - 384 с.

108. Болобова А. В., Аскадский А. А., Кондращенко В. И., Рабинович М. Л. Теоретические основы биотехнологии древесных композитов. Ферменты, модели, процессы. - М.: «Наука», 2002. - 343 с.

109. Бузова О. В., Новикова В. О. Переработка пластиковых отходов // Агентство международных исследований. - 2017. - С. 134-136.

110. Бурнашев А. И. Высоконаполненные поливинилхлоридные строительные материалы на основе наномодифицированной древесной муки // дис. ... канд. техн. наук: 05.23.05. - Казань: КГАСУ, 2011. - 159 с.

111. Гмурман В. Е. Теория вероятностей и математическая статистика: учебное пособие для вузов. - 10-е издание, стереотипное. - Москва: Высшая школа, 2004. - 479c.

112. Горбачева О. А., Жданова Т. В., Мацеевич Т. А. Исследование релаксационных свойств гибридных органо-неорганических композитов // Системные технологии. - 2018. - № 26. - С. 202-206.

113. ГОСТ 21126-75. Методы ускоренных испытаний на долговечность и сохраняемость в агрессивных средах (общие положения). - М. : Госстандарт СССР, 1982. - 74 с.

114. Гроссман Р. Ф. Руководство по разработке композиций на основе ПВХ / Под. ред. Р.Ф. Гроссмана, Пер. с англ. под ред. В.В. Гузеева. - СПб.: Научные основы и технологии, 2009. - 608 с.

115. Дубов Г. A., Регель В. Р. // Журнал технической физики. - 1955. - Т. 25, № 12. - C. 2542-2546.

116. Ершова О. В., Чупрова Л. В., Муллина Э. Р., Мишурина О. А. Исследование зависимости свойств древесно-полимерных композитов от химического состава матрицы // Современные проблемы науки и образования. - 2014. - № 2. - C. 1-8.

117. Жданова Т. В., Чайка Е. М., Мацеевич Т. А., Афанасьев Е. С., Аскадский А. А. Влияние агрессивных сред на механические свойства древесно-полимерных композитов // Пластические массы. - 2020. - №№ 7-8. - С. 16-20.

118. Жданова Т. В., Чайка Е. М., Мацеевич Т. А., Аскадский А. А. Влияние агрессивных сред на релаксационные свойства древесно-полимерных композитов // Пластические массы. - 2021. - №№ 1-2. - С. 22-27.

119. Кибзун А. И. и др. Теория вероятностей и математическая статистика. Базовый курс с примерами и задачами. - М.: Физматлит, 2002. - 224 с.

120. Клёсов А. А. Древесно-полимерные композиты. - СПб.: Научные основы и технологии, 2010. - 736 с.

121. Королев Е. В. Принцип реализации нанотехнологии в строительном материаловедении // Строительные материалы. - 2013. - № 6. - С. 60-64.

122. Кочнев А. М., Заикин А. Е., Галибеев С. С., Архиреев В. П. Физикохимия полимеров. - Казань: Изд-во «Фэн», 2003. - 512 с.

123. Кулезнев В. Н. Смеси и сплавы полимеров. - Санкт-Петербург: Изд-во НОТ, 2013. - 216 с.

124. Кулезнев В. Н. Смеси полимеров (структура и свойства). - М.: Химия, 1980.

- 304 с.

125. Матвеев Ю. И., Аскадский А. А. Влияние физических характеристик и типа надмолекулярной структуры полимера на его растворимость // Высокомолекулярные соединения. - 1994. Cep. А, Т. 36, № 3. - С. 436-443.

126. Мацеевич Т. А. Релаксационные и барьерные свойства полимерных материалов строительного назначения: диссертация ... доктора Физико-математических наук: 02.00.06 / Мацеевич Т. А. [Место защиты: ФГБУН Институт химической физики им. Н. Н. Семенова Российской академии наук], 2017.

127. Мацеевич Т. А., Аскадский А. А. Террасные доски: состав, изготовление, свойства. Часть 1. Механические свойства // Строительные материалы. - 2018. - № 1-2.

- С. 101-105.

128. Мацеевич Т. А., Аскадский А. А. Террасные доски: состав, изготовление, свойства. Часть 2. Термические свойства, водопоглощение, истираемость, твердость, устойчивость к климатическим воздействиям, использование вторичных полимеров // Строительные материалы. - 2018. - № 3. - С. 55-61.

129. Мороз П. А., Аскадский А. А., Мацеевич Т. А., Соловьева Е. В., Аскадский А. А. Применение вторичных полимеров для производства древесно-полимерных композитов // Пластические массы. - 2017. - №№ 9-10. - С. 22-27.

130. Мороз П. А., Аскадский Ал. А., Мацеевич Т. А., Аскадский А. А., Романова Е. И. Древесно-полимерные композиты. - М.: Издательство АСВ, 2020. - 200 с.

131. Низамов Р. К. Поливинилхлоридные композиции строительного назначения с полифункциональными наполнителями // дис. ... докт. техн. наук: защищена 29.05.2007. - Казань, 2007. - 369 с.

132. Новый материал в наши дома // Жилищное строительство. - 2008. - №1. -С. 36-38.

133. Общая теория статистики: учебник / Под ред. Р. А. Шмойловой. - 3-е издание, переработанное. - Москва: Финансы и Статистика, 2002. - 560 c.

134. Петров А. В., Дориомедов М. С., Скрипачев С. Ю. Технологии утилизации полимерных композиционных материалов (обзор) // Труды ВиАМ. - 2015. - № 8. - С. 62-73.

135. Полимерные смеси. Том 1: Систематика / Под редакцией Д. Р. Пола и К. Б. Бакнелла. Перевод с английского под редакцией проф. В.Н. Кулезнева. - Санкт-Петербург: Изд-во НОТ, 2009. - 618 с.

136. Помогайло А. Д. Synthesis and Intercalation Chemistry of Hybrid Organo-Inorganic Nanocomposites // Высокомолекулярные соединения. - 2006. - Т. 48, № 7. - С. 1317-1351.

137. Радченко С. Г. Устойчивые методы оценивания статистических моделей: монография. - К.: ПП «Санспарель», 2005. - 504 c.

138. Ратнер С. Б. Ярцев В. П. Физическая механика пластмасс. Как прогнозируют работоспособность? - М. : Химия, 1992. - 320 с.

139. Регель В. Р., Бережкова Г. В., Дубов Г. А. // Заводская лаборатория. - 1959. - Т.25, № 1. - C. 101-103.

140. Сидорин Я. С., Смирнова М. К., Спиро В. Е. О принципах назначения норм прочности для конструкций из композитных материалов // Механика композитных материалов. - Рига, 1984. - № 5. - С. 882 - 887.

141. Ситамов С., Хукматов А.И. Влияние жидких сред и вида напряжённого состояния полимеров на их прочность и долговечность // Пластические массы. - 1986. -№ 9. - С. 25-27.

142. Строительные материалы : учебник / под ред. В. Г. Микульского. - М. : Изд-во АСВ, 1996. - 448 с.

143. Ткач Е. В., Мацеевич Т. А., Жданова Т. В., Бичаев М., Аскадский А. А. Предсказание совместимости галлуазитовых нанотрубок с эпоксидной смолой // В

сборнике: Актуальные проблемы строительной отрасли и образования. Сборник докладов Первой Национальной конференции. ФГБОУ ВО «НИУ МГСУ». - 2020. - С. 263-268.

144. Уилки Ч., Саммерс Дж., Даниелс Ч. Поливинилхлорид // Пер. с англ. под ред. Г.Е. Заикова. - СПб.: Профессия, 2007. - 728 с.

145. Фиговский О. Л., Бейлин Д. А., Пономарев А. Н. Успехи применения нанотехнологий в строительных материалах // Нанотехнологии в строительстве. - 2012. - №3. - C. 6-21.

146. Химия древесины / пер. с финского под ред. Иванова М.А. - М. Лесная пром-ть, 1982. - 400 с.

147. Чвалун С. Н., Новокшонова Л. А., Коробко А. П., Бревнов П. Н. Полимер-силикатные нанокомпозиты: физико-химические аспекты синтеза полимеризацией in situ // Рос. хим. ж. (Ж. Рос. хим. об-ва им. Д. И. Менделеева). - 2008. - Т. LII, №5. - С. 52-57.

148. Шкуро А. Е., Глухих В. В., Мухин Н. М., Останина Е. И., Григоров И. Г., Стоянов О. В. Влияние содержания сэвилена в полимерной матрице на свойства древесно-полимерных композитов // Вестник Казанского технологического университета. - 2012. - № 17, Т. 15. - С. 92-95.

149. Юденков В. А. Дисперсионный анализ. - Минск: Бизнесофсет, 2013. - 76 с.

150. Ярцев В. П., Киселёва О. А. Прогнозирование поведения строительных материалов при неблагоприятных условиях эксплуатации : учебное пособие. - Тамбов : Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2009. - 124 с.

151. Ярцев В. П., Киселёва О. А., Плотникова Е. Е. Повышение климатической стойкости древесины физической модификации // Водные и лесные ресурсы России: проблемы и перспективы использования, социальная значимость : сб. ст. Всерос. науч.-практ. конф. - Пенза, 2006. - С. 143-146.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1 Акт о внедрении

ПРИЛОЖЕНИЕ 2 Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

Код программы для построения диаграмм совместимости водопроницаемости с

рядом характеристик полимеров

class Datastorage { constructor() {

this.graph_data = null; this.report_data = null; }} let storage = new DataStorage() function browse(){

let input_dialog = document.createElement('input'); input_dialog.type = 'file'; input_dialog.onchange = e => { let file = e.target.files[0]; let reader = new FileReader(); reader.readAsText(file); reader.onload = function() {

let data = parseData(reader.result); storage.graph_data = data[0]; storage.report_data = data[1]; } reader.onerror = function() { alert(reader.error);

console.log("onerror", reader.error); } }

input_dialog.click();} function parseData(data) {

let items = data.split(/\d+.chw.struct=struct \d+/).filter

n =>

n)

let graphics = [[], [], [], [], []]; let report = [];

for(let i = 0; i < items.length; i++){

let rows = items[i].split(/\r\n/).filter(n => n);

let formula = rows[0].trim().replace('<-', '').replace('->',

);

let x = parseFloat(rows[1].split("=")[1].trim().replace(",",

let y_arr = [

parseFloat(rows[2] parseFloat parseFloat parseFloat parseFloat

split("=")[1].trim rows[3].split("=")[1].trim rows[4].split("=")[1].trim rows[5].split("=")[1].trim rows[6].split("=")[1].trim

]

for(let j = 0; j < graphics.length; j++) graphics[j].push({formula: formula, x: x, y: report.push([0, formula, x, ...y_arr]); return [graphics, report];} function plot() {

if(storage.graph_data == null) { alert("Please browse some data"); return; }

.repl .repl .repl .repl .repl

ace ace ace ace ace

{

y_ }

arr[j]}

let min_x =

parseFloat(document.getElementById("min_x_input").value); let max_x =

parseFloat(document.getElementById("max_x_input").value); if((min_x > max_x) || isNaN(min_x) || isNaN(max_x)) { alert("incorrect value for min_x, max_x"); return; }

let container = document.getElementById("data-container");

container.innerText = "";

let data = storage.graph_data;

let graph_titles = [

"Glass transition temperature graph", "Van der Waals volume graph",

"Intense thermal degradation onset temperature graph", "Density graph", "Cohesion Energy graph" ]; let axis_x_title = "Water permeability"; let axis_y_titles = [

"Glass transition temperature", "Van der Waals volume",

"Intense thermal degradation onset temperature", "Density",

"Cohesion Energy" ]; let charts = [] for(let i = 0; i < 5; i++) {

let iDiv = document.createElement('div'); let iBr = document.createElement('br'); iDiv.id = 'graphic-' + i;

iDiv.style.cssText = 'height: 400px; width: 100%;';

container.appendChild(iDiv);

container.appendChild(iBr);

let chart = new CanvasJS.Chart("graphic-" + i, { animationEnabled: true, zoomEnabled: true, title:{

text: graph_titles[i] },

axisX: {

title: axis_x_title, minimum: min_x, maximum: max_x },

axisY:{

title: axis_y_titles[i], },

data: [{

type: "scatter",

toolTipContent: "<b>Formula: </b>{formula}<br/><b>x</b>: {x}<br/><b>y</b>: {y}",

dataPoints: data[i],

color: "rgba(5,42,100,0.8)" }] });

charts.push(chart); } charts.forEach(function (x){x.render()});} function report() {

let min_x =

parseFloat(document.getElementById("min_x_input").value); let max_x =

parseFloat(document.getElementById("max_x_input").value); let container = document.getElementById("data-container"); container.innerText = "";

let report_table = document.createElement('table'); report_table.className = "table table-responsive"; let thead = document.createElement('thead'); let tbody = document.createElement('tbody'); thead.innerHTML = " <thead> <tr>

<th scope="col">#</th>

<th scope="col">Formula</th>

<th scope="col">Water<br/>permeability</th> <th scope="col">Glass transition<br/>temperature</th> <th scope="col">Van der<br/>Waals volume</th> <th scope="col">Intense thermal<br/>degradation onset<br/>temperature</th>

<th scope="col">Density</th> <th scope="col">Cohesion<br/>Energy</th> </tr> </thead>s

let report_data = storage.report_data; let index = 0;

for (let i = 0; i < report_data.length; i++){ let x = report_data[i][2]; if ((x < min_x) || (x > max_x)) {

continue; } let tr = document.createElement('tr'); report_data[i][0] = ++index; for(let j = 0; j < 8; j++){

let th = document.createElement('th'); th.scope = "row";

th.innerText = report_data[i][j].toString(); tr.appendChild(th); }

tbody.appendChild(tr); } report_table.appendChild(thead); report_table.appendChild(tbody); container.appendChild(report table);

Микрофотографии структур ДПК, выдержанных в различных агрессивных средах

Микрофотографии сделаны на отражение с двух сторон и с торца каждого образца при малой и большой степени увеличения.

ж

шпшкш

.ЯШШ ж

■ # ч

51

ш

300%«

Рис. 1. Микрофотография Рис. 2. Микрофотография Рис. 3. Микрофотография исходного образца № 1, исходного образца № 1, исходного образца № 1, увеличение х10. Съемка со увеличение х10. Съемка со увеличение х10. Съемка с

стороны а.

стороны б.

торца.

- . 30 рм

Рис. 4. Микрофотография исходного образца № 1, увеличение х100. Съемка со стороны а.

30 рм

Рис. 5. Микрофотография исходного образца № 1, увеличение х100. Съемка со стороны б.

300 рм

Рис. 6. Микрофотография исходного образца № 1, увеличение х100. Съемка с торца.

30 рм

Рис. 7. Микрофотография исходного образца № 1 после выдержки в течение 150 суток в воде, увеличение х10. Съемка со стороны а.

ш

300 рм

Рис. 8. Микрофотография исходного образца № 1 после выдержки в течение 150 суток в воде, увеличение х10. Съемка со стороны б.

300 ММ

Рис. 9. Микрофотография исходного образца № 1 после выдержки в течение 150 суток в воде, увеличение х10. Съемка с торца.

Рис. 10. Микрофотография исходного образца № 1 после выдержки в течение 150 суток в воде, увеличение х100. Съемка со стороны а.

ШаШР ¿тт \ мяшят

Рис. 13. Микрофотография исходного образца № 1 после выдержки в течение 150 суток во льду, увеличение х10. Съемка со стороны а.

У

30 рм

Рис. 11. Микрофотография исходного образца № 1 после выдержки в течение 150 суток в воде, увеличение х100. Съемка со стороны б.

30 рм -^

Рис. 12. Микрофотография исходного образца № 1 после выдержки в течение 150 суток в воде, увеличение х100. Съемка с торца.

34' ч

Ш ' Ш пчШ

Рис. 14. Микрофотография исходного образца № 1 после выдержки в течение 150 суток во льду, увеличение х10. Съемка со стороны б.

«г*

ЗР

мЯГ в ц

шй'т 'АгЛ

ч. 9

■

300 рм

Рис. 15. Микрофотография исходного образца № 1 после выдержки в течение 150 суток во льду, увеличение х10. Съемка с торца.

30 рм

Рис. 16. Микрофотография исходного образца № 1 после выдержки в течение 150 суток во льду, увеличение х100. Съемка со стороны а.

Рис. 17. Микрофотография исходного образца № 1 после выдержки в течение 150 суток во льду, увеличение х100. Съемка со стороны б.

Рис. 18. Микрофотография исходного образца № 1 после выдержки в течение 150 суток во льду, увеличение х100. Съемка с торца.

Я»

300 рм

зоарм

300 рм

Рис. 19. Микрофотография исходного образца № 1 после выдержки в течение 150 суток в хлорированной воде, взятой из бассейна, увеличение х10. Съемка со стороны а.

30 рм

Рис. 20. Микрофотография исходного образца № 1 после выдержки в течение 150 суток в хлорированной воде, взятой из бассейна, увеличение х10. Съемка со стороны б.

Рис. 22. Микрофотография исходного образца № 1 после выдержки в течение 150 суток в хлорированной воде, взятой из бассейна, увеличение х 100. Съемка со стороны а.

■

Рис. 21. Микрофотография исходного образца № 1 после выдержки в течение 150 суток в хлорированной воде, взятой из бассейна, увеличение х10. Съемка с торца.

300 рм

Рис. 23. Микрофотография исходного образца № 1 после выдержки в течение 150 суток в хлорированной воде, взятой из бассейна, увеличение х100. Съемка со стороны б.

30 рм

Рис. 24. Микрофотография исходного образца № 1 после выдержки в течение 150 суток в хлорированной воде, взятой из бассейна, увеличение х100. Съемка с торца.

гь.

Л 1 з'ойри., »

" '«/ Ч -1

Ч. I ил А * ЯкХХчЛ "

Рис. 25. Микрофотография исходного образца № 1 после выдержки в течение 150 суток в смеси бензина 7 % с водой, увеличение х10. Съемка со стороны а.

300 рм

Рис. 26. Микрофотография исходного образца № 1 после выдержки в течение 150 суток в смеси бензина 7 % с водой, увеличение х10. Съемка со стороны б.

300 рм

Рис. 27. Микрофотография исходного образца № 1 после выдержки в течение 150 суток в смеси бензина 7 % с водой, увеличение х10. Съемка с торца.

ЭДрм

300 рм

30 рм

Рис. 28. Микрофотография исходного образца № 1 после выдержки в течение 150 суток в смеси бензина 7 % с водой, увеличение х100. Съемка со стороны а.

4/

V V

V

Ч

30 рм

Рис. 29. Микрофотография исходного образца № 1 после выдержки в течение 150 суток в смеси бензина 7 % с водой, увеличение х100. Съемка со стороны а.

Рис. 30. Микрофотография исходного образца № 1 после выдержки в течение 150 суток в смеси бензина 7 % с водой, увеличение х100. Съемка с торца.

300 рм

Рис. 31. Микрофотография Рис. 32. Микрофотография Рис. 33. Микрофотография исходного образца № 2, исходного образца № 2, исходного образца № 2, увеличение х10. Съемка со увеличение х10. Съемка со увеличение х10. Съемка с

стороны а.

стороны б.

торца.

30 рм

30 рм

30 рм

Рис. 34. Микрофотография исходного образца № 2, увеличение х100. Съемка со стороны а.

Рис. 35. Микрофотография исходного образца № 2, увеличение х100. Съемка со стороны б.

Рис. 36. Микрофотография исходного образца № 2, увеличение х100. Съемка с торца.

С У^Цив л зоо рм ^

■Иг <*66. !■ Рис. 37. Микрофотография исходного образца № 2 после выдержки в течение 150 суток в воде, увеличение х10. Съемка со стороны а.

300 рм

Рис. 38. Микрофотография исходного образца № 2 после выдержки в течение 150 суток в воде, увеличение х10. Съемка со стороны б.

300 рм

Рис. 40. Микрофотография исходного образца № 2 после выдержки в течение 150 суток в воде, увеличение х100. Съемка со стороны а.

30 рм

30 рм

Рис. 39. Микрофотография исходного образца № 2 после выдержки в течение 150 суток в воде, увеличение х10. Съемка с торца.

30 рм

Рис. 41. Микрофотография исходного образца № 2 после выдержки в течение 150 суток в воде, увеличение х100. Съемка со стороны б.

Рис. 42. Микрофотография исходного образца № 2 после выдержки в течение 150 суток в воде, увеличение х100. Съемка с торца.

300 рм

Рис. 43. Микрофотография исходного образца № 2 после выдержки в течение 150 суток во льду, увеличение х10. Съемка со стороны а.

300 рм

Рис. 44. Микрофотография исходного образца № 2 после выдержки в течение 150 суток во льду, увеличение х10. Съемка со стороны б.

300 рм

Рис. 45. Микрофотография исходного образца № 2 после выдержки в течение 150 суток во льду, увеличение х10. Съемка с торца.

30 рм

30 рм

30 рм

Рис. 46. Микрофотография исходного образца № 2 после выдержки в течение 150 суток во льду, увеличение х100. Съемка со стороны а.

Рис. 47. Микрофотография исходного образца № 2 после выдержки в течение 150 суток во льду, увеличение х100. Съемка со стороны б.

Рис. 48. Микрофотография исходного образца № 2 после выдержки в течение 150 суток во льду, увеличение х100. Съемка с торца.

4

Рис. 49. Микрофотография исходного образца № 2 после выдержки в течение 150 суток в хлорированной воде, взятой из бассейна, увеличение х10. Съемка со стороны а.

300 рм

Рис. 50. Микрофотография исходного образца № 2 после выдержки в течение 150 суток в хлорированной воде, взятой из бассейна, увеличение х10. Съемка со стороны б.

300 рм

Рис. 51. Микрофотография исходного образца № 2 после выдержки в течение 150 суток в хлорированной воде, взятой из бассейна, увеличение х10. Съемка с торца.

30 [ЛИ

30 рм

30 рм

Рис. 52. Микрофотография исходного образца № 2 после выдержки в течение 150 суток в хлорированной воде, взятой из бассейна, увеличение х100. Съемка со стороны а.

Рис. 53. Микрофотография исходного образца № 2 после выдержки в течение 150 суток в хлорированной воде, взятой из бассейна, увеличение х100. Съемка со стороны б.

Рис. 54. Микрофотография исходного образца № 2 после выдержки в течение 150 суток в хлорированной воде, взятой из бассейна, увеличение х100. Съемка с торца.

ЕМ

ш

•к • *( 300 им

Рис. 55. Микрофотография исходного образца № 2 после выдержки в течение 150 суток в смеси бензина 7 % с водой, увеличение х10. Съемка со стороны а.

300 рм

Рис. 56. Микрофотография исходного образца № 2 после выдержки в течение 150 суток в смеси бензина 7 % с водой, увеличение х10. Съемка со стороны б.

300 рм

Рис. 57. Микрофотография исходного образца № 2 после выдержки в течение 150 суток в смеси бензина 7 % с водой, увеличение х10. Съемка с торца.

30 рм

30 рм

30 рм

Рис. 58. Микрофотография исходного образца № 2 после выдержки в течение 150 суток в смеси бензина 7 % с водой, увеличение х100. Съемка со стороны а.

Рис. 59. Микрофотография исходного образца № 2 после выдержки в течение 150 суток в смеси бензина 7 % с водой, увеличение х100. Съемка со стороны б.

Рис. 60. Микрофотография исходного образца № 2 после выдержки в течение 150 суток в смеси бензина 7 % с водой, увеличение х100. Съемка с торца.

ПРИЛОЖЕНИЕ 5 Свойства образцов ДПК после выдержки в разных средах

Таблица свойств образцов ДПК после выдержки в разных средах

Образец и Удель- Проч- Твер- Относи- Относи- Относи-

условия ная ность при дость тельное тельное тельное

эксперимента ударная изгибе по Шору изменение изменение изменение

вязкость удельной ударной вязкости прочности при изгибе твердости по Шору

1 2 3 4 5 6 7