Новаков И.А.

Седьмая международная научно-практическая конференция «Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности» 1 Новаков И.А., 1 Рахимова Н.А. , 2 Краснов А.П., 2 Афоничева О.В., 2 Баженова В.Б. Нанотехнологии 1 Волгоградский государственный технический университет, г.Волгоград, Россия 2 Институт элементоорганических соединений им. Н.А.Несмеянова РАН, г.Москва, Россия Исследование трибохимических свойств материалов из ПКА, модифицированных микродопированием полифторированных соединений

Модификация технологически просто реализуема

Модификатор можно вводить на различных стадиях

За счет структурной реорганизации под влиянием нано-центров, создаваемых конгломерацией ПКА макромолекул вокруг вводимых в полимер микроколичеств (10 -3 -10 -4 %масс.) ПФС изменение эксплуатационных характеристик ПКА

Испытания на цикловые нагрузки, истирание, гигроскопичность Ткань на основе модифицированного ПКА ПКА-волокно Гранулы ПКА Гидролитическая полимеризация капролактама Полифторированные спирты (ПФС) H ( CF 2 CF 2 ) n CH 2 OH с n =1  3 Испытания на износостойкость Литьевые изделия из ПКА Стадия переработки ПКА Полифторированные эфиры олигомеров аминокапроновой кислоты H ( NH ( CH 2 ) 5 C ( O )) m - OCH 2 CF 2 - CF 2 H , где m =1,2,3

Выпущено 67,5 тонн промышленного ПКА

Таблица 2 Влияние ТП ФП на физико-механические показатели и термостойкость ПКА-волокна * - Нумерация идентична таблице 3. Термостатирование осуществлялось при 200 0 С в течение 2 часов. Номер * операции Физико-механические показатели Остаточная прочность волокна после термостатирования, % текс р азрыв ная нагрузка , Н относительное удлинение, % 1 187 13.4 15.3 85.7 2 188 12.5 16.5 87.7 3 185 12.5 16.0 88.8 4 183 12.5 16.1 90.7 5 185 12.5 16.0 80.3 6 183 12.4 16.5 81.0

Модификация крошки поли-ε-капроамида микроколичествами 1.1.5-тригидроперфторпентанола. Таблица 3 Влияние 1.1.5-тригидроперфторпентанола на ф изико-механические показатели ПКА-волокна. Количество 1,1,5-тригидроперфторпентанола – 3,5·10 - 3 % масс Выпущено 3,6 тонны ПКА № п/п Модифицированное ПКА-волокно Немодифицированное волокно Линейная плот - ность , текс Разрывная нагрузка , Н Удлине-ние при разрыве % Линейная плотность, текс Разрыв-ная нагрузка , Н Удлине-ние при разрыве % 1 28.3 14.6 22.5 28.6 16.0 16.2 2 28.3 14.4 24.9 28.16 15.8 15.1 3 28.2 14.1 20.8 29.0 14.6 12.7 Среднее значение 28.26 14.4 22.7 28.6 15.1 14.7

Таблица 4 Влияние введения ТПФП на ф изико-механические показатели ПКА-волокон в процессе хранения Таблица 5 Влияние 1,1,5-тригидроперфторпентанола на гидролитическую устойчивость гранул поликапроамида Концентрация соляной кислоты – 35 % ПКА-волокно Исходное ПКА-волокно ПКА-волокно с полифторированным модификатором Сохраненная прочность, % Относительное удлинение % Сохраненная прочность, % Относительное удлинение % Исходное 100 16.2 100 22.5 После 2х- летней выдержки 53.0 16.0 88.4 22.5 Гранулы поликапроамида Время растворения в соляной кислоте Немодифицированные 1 час 20 мин Модифицированные 2 час 40 мин

Рис.1. Фотохимическая деструкция немодифицированного (1) и модифицированного (2) ПКА-волокна ( λ > 300 нм). Стабилизирующее влияние 1,1,5-тригидроперфторпентанола на фотохимическую деструкцию поликапроамида Новаков И.А., Сторожакова Н.А., Иванов В.Б., Приймак В.В. / Высокомолекулярные соединения. Б. 2006. №1. с.121-125

Таблица 6 Фотостарение (излучение, близкое к солнечному свету) ПКА-нитей в зависимости от природы светостабилизатора 71.00 78.00 ПФС2+БДКТМ (ВолгГТУ) 52.00 70.00 БДКТМ (Франция) 61.92 63.08 CuCl 2 +аммиачная вода+ глицерин+ KI (Болгария) 69.14 72.02 ПМ-150 (Тверь, Россия) 67.14 71.20 2-МеБи (Словакия) 69.96 73.65 2-МеБИ-С uCl 2 + MgCl 2 ( Словакия ) 39.38 23.09 Н1(Волжский,Россия) Длина, % от исходного Прочность, % от исходного Светостойкость Стабилизатор

1 2 3 4 5 Рис. 2. Влияние волокнистого состава ткани на сопротивление истиранию по плоскости 1 –хлопчатобумажная ткань 2 – капроновая ткань 3 – х/б ткань + немодифицированная ПКА нить 4 – х/б ткань + ПКА нить модифицированная октафторпентанолом с добавлением диацетат-ди-ε-капролактама меди 5 - х/б ткань + ПКА нить модифицированна я октафторпентанолом Истирание циклы

По получении результатов эксперимента (модифицированное волокно в качестве шовного материала) , проведенного в Волгоградской государственной медицинской Академии сделаны следующие выводы: 1. Используемый шовный материал обладает высокой прочностью, хорошо держит узел, эластичен. 2. При визуальном осмотре сшиваемых тканей: кожи, фасции, мышцы, апоневроз не наблюдается отторжения. 3. Не образуется лигатурных гранулем. 4. Не наблюдалось гнойной инфекции краев ушитой раны.

Таблица 7. Результаты трибологических испытаний ПКА модифицированного полифторированными спиртами (Р = 0,5 МПа; V = 0,5 м/с.) 35 35 42 9 4 4 0,31 0,31 0,35 1 2 3 ПКА + 0,1% ПФС3 44 62 52 6 3 6 0,25 0,20 0,20 1 2 3 ПКА + 0,1% ПФС2 44 46 49 1 8 2 0,16 0,16 0,15 1 2 3 ПКА + 0,1% ПФС1 28 28 25 90 50 4 0,34 0,35 0,35 1 2 3 ПКА Температура, ºС Износ образца, гр.· 10 -4  тр Время, час Наименование образца

Табл ица . 8. Влияние химического строения олигомеров (КЛ+ПФС) на трибологические свойства модифицированного поли- ε -капроамида. 0 +1 +1 -13 -5 -5 0,2 0,16 0,15 48 48 48 1 2 3 0,1% Тм (ФС-2) 4 +1 +1 -1 -4 -8 -12 0,15 0,18 0,15 40 45 63 1 2 3 0,1% Тм (ФС-1) 3 0 0 +1 -20 -1 -4 0,28 0,24 0,24 46 52 53 1 2 3 0,1% Дм (ФС-1) 2 +1 +1 0 -5 -3 -2 0,08 0,11 0,1 41 44 44 1 2 3 0,1% Мм (ФС-1) ПКА + 1 контр-тела образца Весовой износ, I * 10 -4 г. f (коэфф. трения) Т, о С Продолжит., час Состав материала № п/п

Рисунок. 3. Фотографии образцов после трения: А – исх. ПА-6; Б - 0,05% ПФС-1; В - 0,005%ПФС-1 Влияние химического строения полифторированных спиртов на трибологические свойства поли-е-капроамида / А.П. Краснов, Н.А. Сторожакова, В.Б. Баженова, О.В. Афоничева, А.В. Наумкин, Я.В. Зубавичус, И.А. Рашкован, М.Е. Казаков, И.А. Новаков // Трение и износ: междунар. науч. журнал / ИММС НАН Беларуси. - 2008. - Т. 29, № 1. - C. 51-57. А Б В

Таким образом, выявлены закономерности модификации ПКА путем структурной реорганизации макромолекулярной системы под действием микроколичеств полифторированных соединений вводимых на стадии гидролитической полимеризации и на стадии переработки ПКА-гранулята, что позволило создать термо-, светостойкие, гидролитически устойчивые, износостойкие материалы, текстильные материалы с улучшенным комплексом свойств, шовный материал для хирургии, способствующий заживлению тканей.