ПЕРСПЕКТИВНЫЕ НАПОЛНИТЕЛИ ДЛЯ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИТОВ

Соколенко И.В.

Аспирант, Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова

Работа выполнена в рамках гранта РФФИ, договор № НК 14-02-31050\14 от 12 марта 2014 года.

ПЕРСПЕКТИВНЫЕ НАПОЛНИТЕЛИ ДЛЯ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИТОВ

Аннотация

В работе рассматривается возможность использования полиэдральных олигомерных силсесквиоксанов для синтеза полимерных радиационно-стойких композитов.

Ключевые слова: полимерный композит, наполнитель, матрица.

Sokolenko I.B.

Graduate student, Belgorod state technological university named after. Shoukhov V.G

ADVANCED POLYMER COMPOSITES FOR FILLERS

Abstract

In this paper we describe the use of polyhedral oligomeric silsesquioxanes for the synthesis of radiation-resistant polymer composites

Keywords: polymer composite, filler, matrix.

Полимерные композиты, благодаря хорошим механическим, термооптическим, электрофизическим свойствам и химической стойкости широко используются в космической технике в качестве терморегулирующих покрытий наружных поверхностей космических аппаратов, обшивки солнечных батарей, экранно-вакуумной теплоизоляции и т. д. [1-3].

Большое внимание уделяется воздействию космического пространства на полимерные материалы терморегулирующего назначения в Белгородском государственном технологическом университете им. В.Г. Шухова [4-8]. В работах [9-14] рассматриваются вопросы получения и исследования свойств композитов на основе различных полимеров и наполнителей.

В качестве наполнителя для радиационно-стойких полимерных композитов большой интерес представляют полиэдральные олигомерные силсесквиоксаны (ПОСС), химическое строение которых можно представить общей формулой (RSiO_1,5)n с n = 6, 8, 10, …, где R – органический радикал, в т.ч. несущий реакционно-способную группу. Термин «силсесквиоксаны» указывает на соотношение между числом атомов кислорода и кремния: sesqui=1,5.

Новизна разработки заключается в том, что впервые исследована возможность использования химически сшитых POSS-полимеров, при создании которых в качестве наполнителя используется полиэдральный олигомерный силсесквиоксан (POSS), состоящий из органических и неорганических объектов и имеющий нанопористую структуру, а в качестве матрицы – ударопрочный полистирол.

Установлено, что общая потеря массы при обработке вакуумом и вакуумным ультрафиолетом не превышает 1 % от первоначальной массы, что соответствует нормативным параметрам, для использования данных материалов в космическом пространстве.

Установлено, что введение наполнителя в матрицу, подвергнутого воздействию кислородной плазмы, приводит к снижению коэффициента поверхностной эрозии (в 10 раз) разработанного композита по сравнению с известными зарубежными аналогами. Доказано, что увеличение концентрации полиэдрального олигомерного силсесквиоксана (POSS)  приводит к повышению коэффициента отражения полистирольного композита в оптическом диапазоне длин волн (0,24..0,2 мкм) в 2,2-2,7 раза по сравнению с чистым полистиролом и значительно повышает стойкость композита к воздействию электронного облучения.

Литература

1. Павленко В.И., Едаменко О.Д., Ястребинский Р.Н., Черкашина Н.И. Радиационно-защитный композиционный материал на основе полистирольной матрицы // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. - 2011. - №3. - С. 113-116.
2. Павленко В.И., Бондаренко Г.Г., Черкашина Н.И., Едаменко О.Д. Влияние вакуумного ультрафиолета на микро- и наноструктуру поверхности модифицированных полистирольных композитов // Перспективные материалы. 2013. № 3. С. 14-19.
3. Павленко В.И., Заболотный В.Т., Черкашина Н.И., Едаменко О.Д. Влияние вакуумного ультрафиолета на поверхностные свойства высоконаполненных композитов // Физика и химия обработки материалов. 2013. № 2. С. 19-24.
4. Черкашина Н.И., Павленко В.И., Едаменко А.С., Матюхин П.В. Исследование влияния вакуумного ультрафиолета на морфологию поверхности нанонаполненных полимерных композиционных материалов в условиях, приближённых к условиям околоземного космического пространства // Современные проблемы науки и образования. 2012. № 6. С. 130.
5. Павленко В.И., Новиков Л.С., Бондаренко Г.Г., Черник В.Н., Гайдар А.И., Черкашина Н.И., Едаменко О.Д. Экспериментальное и физико-математическое моделирование воздействия набегающего потока атомарного кислорода на высоконаполненные полимерные композиты // Перспективные материалы. 2012. № 4. С. 92-98.
6. Черкашина Н.И. Моделирование воздействия космического излучения на полимерные композиты с применением программного комплекса GEANT4 //Современные проблемы науки и образования. 2012. № 3. С. 122.
7. Павленко В.И., Акишин А.И., Едаменко О.Д., Ястребинский Р.Н., Тарасов Д.Г., Черкашина Н.И. Явления электризации диэлектрического полимерного композита под действием потока высокоэнергетических протонов // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2010. Т. 12. № 4-3. С. 677-681.
8. Черкашина Н.И., Павленко В.И. Перспективы создания радиационно-защитных полимерных композитов для космической техники в Белгородской области // В сборнике: Белгородская область: прошлое, настоящее, будущее Материалы областной научно-практической конференции в 3-х частях. 2011. С. 192-196.
9. Павленко В.И., Черкашина Н.И., Сухорослова В.В., Бондаренко Ю.М. Влияние содержания кремнийорганического наполнителя на физико-механические и поверхностные свойства полимерных композитов // Современные проблемы науки и образования. 2012. № 6. С. 95.
10. Черкашина Н.И. Воздействие вакуумного ультрафиолета на полимерные нанокомпозиты // В сборнике: Инновационные материалы и технологии (ХХ научные чтения) Материалы Международной научно-практической конференции. 2010. С. 246-249.
11. Павленко В.И., Прозоров В.В., Лебедев Л.Л., Слепоконь Ю.И., Черкашина Н.И. Повышение эффективности антикоррозионной обработки ядерного энергетического оборудования путем пассивации в алюминийсодержащих растворах // Известия высших учебных заведений. Серия: Химия и химическая технология. 2013. Т. 56. № 4. С. 67-70.
12. Ястребинский Р.Н., Павленко В.И., Бондаренко Г.Г., Ястребинская А.В., Черкашина Н.И. Модифицированные железооксидные системы – эффективные сорбенты радионуклидов // Перспективные материалы. 2013. № 5. С. 39-43.
13. Черкашина Н.И., Карнаухов А.А., Бурков А.В., Сухорослова В.В. Синтез высокодисперсного гидрофобного наполнителя для полимерных матриц // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. 2013. № 6. С. 156-159.
14. Pavlenko V.I., Cherkashina N.I., Edamenko O.D., Novikov L.S., Chernik V.N., Bondarenko G.G., Gaidar A.I. Experimental and physicomathematical simulation of the effect of an incident flow of atomic oxygen on highly filled polymer composites // Inorganic Materials: Applied Research. 2013. Т. 4. № 2. С. 169-173.