Изменение кристаллической структуры и свойств полимерных материалов при микролегировании фуллереном Cgo Г. П. Окатова, Н. А. Свидунович
    Целью настоящей работы было исследование влияния фуллеренсодержащих добавок на состояние полимерных материалов, изменение фазового состава, степени кристалличности и параметров тонкой структуры.
    Объектами исследования являлись фуллерен Cg0, фуллереновая сажа и ряд полимеров: полиэтилен высокого давления (ПЭВД), полиэтилен низкого давления (ПЭНД), полипропилен (ПП), сополимер этилена с винилацетатом (СЭВА) в исходном состоянии и с добавками порошков фуллерена и фуллереновой сажи. Методы исследования и оборудование
    В работе были использованы следующие физико-химические методы анализа. С помощью светового микроскопа исследовано микросостояние поверхности.
    Рентгеновская съемка проводилась на дифракто-метре общего назначения ДРОН-3,0 в СоК^ монохро-матизированном излучении в интервале углов 26 от 8 до 70°. Рентгенофазовый анализ осуществлялся в автоматическом режиме по программе "X-RAY" [1]. Для идентификации фаз в базу данных предварительно были введены, как эталонные, рентгеновские спектры исследованных порошков фуллерена, фуллереновой сажи, исходного полиэтилена ПЭВД.
    По дифрактограмме ПЭВД с добавкой 0,01% фуллерена С60 было установлено, что исходный полимер преобразуется в новую кристаллическую фазу.
    С помощью подпрограммы "SPLIT.LINE" (программа "GOR") [2] проведено разделение линий спектров с выделением "гало" аморфной фазы, выполнено прецизионное определение положения линий (угла 26), межплоскостных расстояний и ширины линий (Р).
    Методом стереологического анализа на анализаторе изображения МОП-АМО-3 измерены площади разделенных по подпрограмме "SPLIT.LINE" линий спектров кристаллической и аморфной фаз; по результатам измерения - по соотношению площадей интегральной интенсивности линий - проведено определение степени кристалличности образцов исходного ПЭВД и с добавками.
    Микротвердость ПЭВД в исходном состоянии и с добавкой 0,01% фуллерена измеряли при нагрузке 10 г на микротвердомере "Micromet-II" фирмы "Buehler-Met", Швейцария. Результаты и обсуждение
    В результате проведения комплекса исследований изучено влияние добавок фуллерена и фуллереновой сажи на кристаллическую структуру полимерных материалов - полиэтилена высокого и низкого давления, полипропилена и сополимера этилена с винил-ацетатом. Качественный рентгенофазовый анализ показал, что рентгенограммы исходного образца ПЭВД, образцов ПЭВД с добавками 0,1-1% фуллерена С60 и 1% фуллереновой сажи практически не отличаются. Все рентгенограммы были типичны для аморфно-микрокристаллического состояния.
    Рентгенограмма и микроструктура полиэтилена ПЭВД с добавкой 0,01% фуллерена существенно отличаются от исходного полимера, что может свидетельствовать об образовании новой кристаллической фазы (рис. 1).
    Результаты определения степени кристалличности, размеров кристаллитов (Дфф, нм) и областей ближнего порядка (2^фф, нм) показали, что полиэтилен с добавкой 0,01% фуллерена имеет наибольшую степень кристалличности - 1,04%, наименьшую степень кристалличности - 0,53% имеет полиэтилен с добавкой 1% фуллерена.
    По размеру областей ближнего порядка аморфной (микрокристаллической) составляющей получено, что Zэфф в ПЭВД без фуллерена в два раза больше (21,1 нм), чем в ПЭВД с добавкой 0,01% фуллерена (9,88 нм); для сравнения у фуллереновой сажи - 6,45 нм.
    Проведенные замеры микротвердости на поверхности пластин ПЭВД в исходном состоянии показали, что на поверхности пластин ПЭВД грани индентора четко видны только в центре отпечатка микротвердости, далее их след теряется, что не позволяет определить величину микротвердости полиэтилена. ............