ИСТИНА

Цель работы — выявление тенденций в подборе компонентов каталитических систем и условий проведения процесса полимеризации, направленных на получение СВМПЭ с низкой степенью переплетения макромолекул и поиск закономерностей, связывающих микро- и макроструктурные параметры полимера с физико-механическими свойствами получаемого из него волокна.

The main goal of this work is to identify trends in the selection of catalytic system components and conditions for the polymerization process aimed at obtaining UHMWPE with a low degree of macromolecules entanglement and to search the relationship between the micro- and macrostructural parameters of the polymer and the physical and mechanical properties of the film threads obtained from it

По данным анализа литературных данных сформулировать критерии поиска каталитических систем, позволяющих синтезировать СВМПЭ с заданными свойствами

Современные реакторные порошки СВМПЭ – это высокопористые частицы со специфической наногетероструктурой, обусловливающей их уникальные деформационно- прочностные свойства, которые теряются при переплавке полимера. Значимыми параметрами, позволяющими оценить пригодность конкретного реакторного порошка для переработки в волокна, помимо молекулярного веса, являются средний размер частиц, однородность распределение частиц по размерам, морфологические характеристики частиц, насыпная плотность. Важнейшим фактором, определяющим способность пленочных материалов к многократной ориентационной вытяжке (обуславливающей хорошие прочностные характеристики), является низкая плотность сетки зацеплений макромолекул. В принципе, существуют лишь два подхода к получению распутанного СВМПЭ (dis-UHMWPE). Первый – кристаллизация обычного СВМПЭ, лежащая, совместно с ориентационной вытяжкой формируемых волокон, в основе технологии гель-фильтрации. Второй подход заключается в тщательном подборе компонентов каталитической системы (прекатализатора, активатора, растворителя) и условий процесса полимеризации (температура и время полимеризации, давление, концентрации прекатализатора и мономера) позволяющим получать полимер требуемого качества на этапе синтеза. Тип каталитической системы (гомогенная или гетерогенная) оказывает определяющее влияние на плотность переплетений. В подавляющем большинстве случаев, активные центры на поверхности носителя расположены слишком близко друг к другу, что способствует переплетению растущих макромолекул. Проблема может быть решена регулированием плотности посадки активных центров или выбором «правильного» носителя. Иммобилизация феноксииминного комплекса титана на поверхности MgCl2/R’nAl(OR)3-n позволяет получать непереплетенный СВМПЭ, пригодный для переработки в высокопрочные волокна. Важным фактором является величина молекулярно-массового распределения полимера. Использование катализатора Циглера-Натта, содержащего титан исключительно в степени окисления 3+, привело к получению непереплетенного полимера с узким ММР. Комплексы Ti с феноксииминными лигандами, содержащими полифторированный фенилиминный фрагмент, способны продуцировать высокомолекулярный полимер с узким ММР. Неслучайно именно эти прекатализаторы используются для получения реакторных порошков СВМПЭ, впоследствии перерабатываемых безрастворным методом в высокопрочные волоконные материалы. Температура полимеризации позволяет в достаточно широких пределах регулировать молекулярную массу полимера. Понижение температуры полимеризации способствует кристаллизации полимерных цепей по мере их формирования (а не одномоментно из насыщенного раствора полимера), что приводит к меньшему количеству переплетений. Морфология частиц реакторных порошков СВМПЭ с низкой степенью запутанности макромолекул определяет аномально низкие значения насыпной плотности. Этот легко определяемый параметр может служить одним из критериев пригодности порошка полимера для переработки в высокопрочные высокомодульные ориентированные материалы. Необходимо отметить, что ни величины молекулярного веса, ни характеристики плотности сетки переплетений макромолекул (равно как и морфология частиц реакторного порошка), рассматриваемые порознь, не могут быть использованы для прогноза механических характеристик волокон. Очевидно, что необходим некий интегральный параметр, учитывающий как микроструктуру полимера, так и гранулометрические характеристики сырья – насцентного реакторного порошка СВМПЭ. Однако исследования в этом направлении достаточно трудоемки и затратны, и, видимо, поэтому до настоящего времени не проводятся.