РАДИАЦИОННО-ХИМИЧЕСКИЕ НАНОТЕХНОЛОГИИ В ПРОИЗВОДСТВЕ НОВЫХ ТИПОВ ФТОРПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
RADIATION-CHEMICAL NANOTECHNOLOGY IN PRODUCTION OF NEW TYPES
FLUOROPOLYMER COMPOSITE MATERIALS
Статья поступила в редакцию 09.09.14. Ред. per. № 2100 The article has entered in publishing office 09.09.14. Ed. reg. No. 2100
УДК 541.15; 541.64; 547.321
РАДИАЦИОННО-ХИМИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ И ПРАКТИЧЕСКОЕ
ПРИМЕНЕНИЕ ТЕЛОМЕРОВ ТЕТРАФТОРЭТИЛЕНА (НЕЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ ОСВОЕНИЕ ЯДЕРНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ)
Д.П. Кирюхин, Г. А. Кичигина, П.П. Кущ, А.И. Большаков, В.В. Барелко
ФГБУН Институт проблем химической физики (ИПХФ) РАН Россия 142432, Московская обл., г. Черноголовка, пр. Акад. Семенова, д. 1 e-mail: kir@icp.ac.ru
doi:10.15518/isjaee. 2014.20.006
Заключение совета рецензентов: 16.09.14 Заключение совета экспертов: 23.09.14 Принято к публикации: 30.09.14
Обобщены результаты систематических исследований по радиационно-химическому синтезу растворов теломеров тетрафторэтилена в различных растворителях, проведено исследование кинетики и механизма процесса, состава и строения полученных продуктов, определены необходимые параметры получения теломеров с наиболее оптимальными свойствами, рассмотрены перспективы их применения. Радиационное инициирование позволило получить новые функциональные продукты с широким спектром свойств и разработать новые технологические подходы для создания композиционных материалов и защитных (гидрофобных, антифрикционных, термостойких) покрытий с использованием фторполимеров.
Ключевые слова: тетрафторэтилен, теломер, композит, радиационный синтез.
RADIATION-CHEMICAL SYNTHESIS AND PRACTICAL APPLICATION OF TETRAFLUOROETHYLENE TELOMERS (NON-ENERGY DEVELOPMENT OF NUCLEAR TECHNOLOGIES)
D.P. Kiryukhin, G.A. Kichigina, P.P. Kushch, A.I. Bolshakov, V.V. Barelko
Institute of Problems of Chemical Physics RAS 1 Av. Acad. Semenov, Moscow region, Chernogolovka, 142432 Russia e-mail: kir@icp.ac.ru
Referred: 16.09.14 Expertise: 23.09.14 Accepted: 30.09.14
Systematic researches results of radiation-chemical synthesis of tetrafluoroethylene telomeres solutions in various solvents are generalized. Research of kinetics and the mechanism of process, structure and properties of the received products is conducted, necessary parameters of produced telomeres with the most optimum properties are determined. Prospects of their application are considered. Radiation initiation provided the new functional products with a wide range of properties and developing the new technological approaches to create composite materials and protective (hydrophobic, anti-friction, heat-resistant) coating containing fluoropolymers.
Key words: tetrafluoroethylene, telomeres, composite, radiation-chemical synthesis.
# ISJUEE № 20T4
74
К^ютн Дмuтpuй
Павловт Kiryukhin Dmitry Pavlovich
Сведения об авторе: доктор химических наук, заведующий лабораторией в Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Института проблем химической физики РАН (г. Черноголовка).
Образование: (Московский) Российский государственный университет нефти и газа им И.М. Губкина.
Область научных интересов: специалист в области радиационной химии, криохимии, синтеза и использования фторполимеров.
Контакты: e-mail: kir@icp.ac.ru, тел.: (49652)2-15-98.
Information about the author: Institute of Problems of Chemical Physics, Russian Academy of Sciences (Chernogolovka), D. Sci (Chemistry), Head of Laboratory.
Education: I.M. Gubkin's Russian State University of Oil and Gas (Moscow).
Area of researches: radiation chemistry, cryogenic chemistry, synthesis and use of fluoropolymers.
Contacts: e-mail: kir@icp.ac.ru, ph.: (49652)2-15-98.
Кuчuгuна Галша Анатольевна Kichigina Galina Anatolyevna
Сведения об авторе: кандидат химических наук, старший научный сотрудник Федерального государственного бюджетного учреждения науки Институт проблем химической физики РАН (г. Черноголовка).
Образование: Ростовский государственный университет.
Область научных интересов: специалист в области радиационной химии, криохимии, синтеза и использования фторполимеров.
Контакты: тел.: 8(49652)2-51-33; e-mail: kichigina@yandex.ru.
Information about the author: PhD
(Chemistry), Senior Researcher, Institute of Problems of Chemical Physics, Russian Academy of Sciences (Chernogolovka). Education: Rostov State University. Area of researches: radiation chemistry, cryogenic chemistry, synthesis and use of fluoropolymers.
Contacts: ph.: 8(49652)2-51-33, email: kichigina@yandex.ru.
M,
aw
- G -'м1
с о
Кущ Павел Прокофьевт Kushch Pavel Prokofyevich
Сведения об авторе: кандидат химических наук, старший научный сотрудник, Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем химической физики РАН (г. Черноголовка).
Образование: Днепропетровский химико-технологический институт им. Ф.Э. Дзержинского.
Область научных интересов: специалист в области радиационной химии, криохимии, синтеза и использования фторполимеров.
Контакты: e-mail: kрр@icp.ac.ru, тел.: 8(49652)2-15-98
Information about the author: Ph.D (Chemistry), Senior Researcher, Institute of Problems of Chemical Physics, Russian Academy of Sciences (Chernogolovka).
Education: F.E. Dzerzhinsky's Dnepropetrovsk Institute of Chemical Technology.
Area of researches: radiation chemistry, cryogenic chemistry, synthesis and use of fluoropolymers.
Contacts: e-mail: kpp@icp.ac.ru, ph.: 8(49652)2-15-98.
-О
N
Большаков Александр Ивановт Bolshakov Alexander Ivanovich
Сведения об авторе: кандидат химических наук, старший научный сотрудник, Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем химической физики РАН (г. Черноголовка).
Образование: Томский политехнический институт.
Область научных интересов: специалист в области радиационной химии, криохимии, синтеза и использования фторполимеров.
Контакты: e-mail: kir@icp.ac.ru, тел.: 8(49652)2-15-98.
Information about the author: Ph.D (Chemistry), Senior Researcher, Institute of Problems of Chemical Physics, Russian Academy of Sciences (Chernogolovka).
Education: Tomsk Polytechnical Institute.
Area of researches: radiation chemistry, cryogenic chemistry, synthesis and use of fluoropolymers.
Contacts: e-mail: kir@icp.ac.ru, ph.: 8(49652)2-15-98.
Барелко Виктор Владимирович Barelko Viktor Vladimirovich
Сведения об авторе: доктор химических наук, профессор, Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем химической физики РАН (г. Черноголовка).
Образование: Московский институт химического машиностроения.
Область научных интересов: специалист в области физики горения и взрыва, макрокинетики химических процессов, фундаментального и прикладного катализа, теории нелинейных явлений и ее практических приложений.
Контакты: тел.: 8(49652)2-18-17, e-mail: barelko@icp.ac.ru
Information about the author: D.Sci (Chemistry), Professor, Principal Researcher, Institute of Problems of Chemical Physics, Russian Academy of Sciences (Chernogolovka).
Education: Moscow Institute of Chemical Engineering.
Area of researches: physics of combustion and explosion, macrokinetics of chemical processes, fundamental and applied catalysis, theory of nonlinear phenomena and its practical applications.
Contacts: e-mail: barelko@icp.ac.ru, ph.: 8(49652)2-18-17.
Введение
Политетрафторэтилен (ПТФЭ), благодаря комплексу уникальных свойств (экологичность, высокая термостойкость, химическая и атмосферная стойкость, низкий коэффициент трения, гидрофобность, отсутствие старения, негорючесть и др.), нашел широкое применение в различных отраслях науки и промышленности. Однако его нерастворимость практически во всех известных растворителях сужает области его использования, усложняет технологию создания тонких защитных фторполимерных покрытий на поверхностях изделий. Это накладывает существенные ограничения на применение традиционных технологий нанесения фторполимерных покрытий при использовании суспензий, плазмохимических методов, конденсации продуктов пиролиза, использования порошков и др. Эти ограничения и недостатки могут быть устранены за счет жидкофазных технологий, составной частью которых являются специальные растворы.
Нерастворимость ПТФЭ связана с высокой молекулярной массой и особенностями молекулярного и супрамолекулярного строения промышленного продукта (тефлон, фторопласт-4). Поэтому в последнее время особое внимание уделяется синтезу низкомолекулярных фторсодержащих полимеров, которые позволили бы с помощью растворных технологий создать материалы и покрытия с близкими к ПТФЭ свойствами.
Одним из возможных способов решения перечисленных выше проблем является использование теломеризации, которая позволяет получать растворимые олигомеры (теломеры) с заданными концевыми группами. Такие продукты образуются в результате реакции фторсодержащего мономера с телогеном - агентом передачи цепи.
Применение инициирующего у-излучения позволяет осуществлять процесс теломеризации без введения в систему специальных вещественных инициаторов реакции и дополнительных телогенов. В этом случае инициатором реакции являются
образующиеся под действием излучения радикалы растворителя, в котором проводится синтез, а в роли телогена могут выступать молекулы растворителя. В Институте проблем химической физики РАН (г. Черноголовка) разработан радиационно-химический метод получения растворов теломеров ТФЭ в различных растворителях (ацетон, хлористый бутил и др.), с помощью которых можно создавать тонкие защитные покрытия и композиты со свойствами аналогичными ПТФЭ [1-19].
Синтез и свойства теломеров
Общий механизм образования теломеров ТФЭ в растворителе включает:
1. Образование активных центров (радикалов) под действием радиационного воздействия (гамма-излучение 60Со):
(ТФЭ+Растворитель К1Я2) + у ^
2. Рост полимерной цепи:
Я1 + ПС2Р4 ^ К1-(СР2-СР2) п
3. Передача цепи на растворитель (тело ген):
Я1-(СР2-СР2 )п + Я2Я1 ^ ^-№^2 )пЯ2 +Я1
4. Обрыв цепей при рекомбинации радикалов:
ЯГСР2-СР2, Я2 ^ обрыв
В результате эффективной передачи цепи происходит обра
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.