Реологические и механические свойства композитов на основе (CO)полимеров бутилметакрилата с пористыми наполнителями тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 02.00.06, кандидат наук Киселева, Татьяна Сергеевна

• Киселева, Татьяна Сергеевна
• кандидат наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат наук Киселева, Татьяна Сергеевна

СОДЕРЖАНИЕ

стр.

Введение

Глава 1. Литературный обзор

1.1. Наполненные полимеры

1.2. Классификация и количественные характеристики пористых тел

1.3. Физико-химические свойства наполненных систем

1.3.1. Капиллярные явления. Капиллярное впитывание жидкости

1.3.2. Смачивание твердых тел

1.3.3. Адгезия полимеров консервантов к материалам памятника

1.3.4. Адсорбция полимеров наполнителями

1.4. Реологические свойства растворов полимеров

1.4.1. Реологические свойства на примере полимеризующихся масс

1.4.2. Коллоидно-химические и реологические свойства наполненных растворов полимеров

1.5. Практика реставрации и консервации музейных экспонатов

1.5.1. Возможности и приемы сохранения и восстановления монументальных, археологических и музейных памятников из камня с использованием полимеров

1.5.2. Особенности применения консервантов камня - ПБМА и БМК-5

1.5.3. Примеры и условия применения полиакрилатов для консервации

и реставрации конкретных памятников из пористых тел

Глава 2. Экспериментальная часть

2.1. Очистка мономеров, инициаторов и синтез полимера

2.2. Методы исследования и оценки свойств полимеров

2.3. Получение наполненных композиций

2.4. Методы исследования коллоидных свойств наполненных полимерных композиций

2.5. Оценка реологических свойств жидкостей, пропитывающих каменные образцы, и наполненных растворов полимеров

2.6. Изучение физико-механических свойств твердых наполненных композиций полиметакрилатов

Глава 3. Результаты и обсуждения

3.1. Закономерности капиллярной пропитки твердых пористых материалов камня жидкими смесями мономер-растворитель

3.2. Смачивание камня растворами полиакрилатов

3.3. Капиллярная пропитка твердых пористых тел растворами полиакрилатов

3.3.1. Влияние растворяющей способности среды на скорость пропитки и равномерность распределения полимера в объеме твердых пористых тел - памятников из камня

3.4. Сорбция полимеров на поверхности минеральных наполнителей

3.5. Реологические свойства высоконаполненных мелкодисперсными минеральными веществами растворов полиакрилатов как жидко-пластичных дод ел очных масс

3.6. Механические свойства твердых полимерных композиционных материалов

3.6.1. Механические свойства твердых полимерных композитов

прямого наполнения

3.6.2. Механические свойства твердых образцов, пропитанных акриловыми полимерами

3.6.3. Механические свойства твердых пористых обазцов, укрепленных полимеризацией мономера внутри пор

Выводы

Литература

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Реологические и механические свойства композитов на основе (CO)полимеров бутилметакрилата с пористыми наполнителями»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность проблемы. Полимерные композиционные материалы (ПКМ) получили заметное распространение в промышленности, в народном хозяйстве, строительстве и в такой специфической области как консервация и реставрация произведений искусства из пористых материалов, в том числе из камня. В процессе старения памятники из камня становятся пористыми и разрушаются. Современные методы консервации монументальных сооружений памятников из пористого камня основаны на их пропитке связующими - клеящими растворами полимеров. При консервации полимерами происходят сложные коллоидно-химические процессы, что необходимо учитывать реставраторам для поиска методов и способов реставрации, выборе реставрационных консервантов и доделочных масс. Систематических исследований физико-химических процессов реставрации и консервации памятников полимерами не проводится. Разрабатываются лишь методики применительно к определенным реставрационным объектам. В связи с этим важными и актуальными становятся исследования коллоидно-химических и физико-механических свойств ПКМ, получаемых методами прямого и обратного наполнения, когда наполнитель является сплошной фазой, а полимер - дисперсной (при пропитке пористого тела раствором полимера). В соответствии с изложенным выше основная цель диссертационной работы состояла в выявлении характерных закономерностей пропитки и укрепления пористых памятников из камня растворами полиметакрилатов. Для этого исследовали, как проникают макромолекулы из растворов с различной растворяющей способностью среды в поры твердых тел, как полимер распределяется в объеме памятника и, соответственно, как происходит укрепление последнего.

Задачами диссертационной работы являлись:

- установление влияния размеров макроклубков на скорость и глубину их

проникновения в поры камня;

установление влияния структурированности растворов полиметакрилатов на скорость пропитки и смачивание ими поверхности пористых камней, на сорбцию полимера минеральными наполнителями;

- исследование реологических свойств наполненных полимерных растворов;

- выявление роли структурно-реологических состояний растворов (со)полимеров бутилметакрилата с механическими свойствами ПКМ, полученных методами прямого (доделочные массы) и обратного наполнения пористого камня.

Объектами исследования служили пористые тела из камней различных пород, отличающиеся пористостью и размером пор материалов. Основными моделями памятников из пористого камня служили цементные и цементно-песчаные образцы, гипс, кусковой мел, мрамор, керамика, гранит.

Полимерными объектами исследований являлись наиболее часто используемые в практике реставрации промышленные образцы полибутилметакрилата (ПБМА) и сополимер бутилметакрилата (БМА) с 5 мас.% метакриловой кислоты (МАК) (марки БМК-5). Методы исследования

Исследования проводили коллоидно-химическими, реологическими, механическими методами. Применяли метод сорбции полимеров из растворов на мелкодисперсных частицах наполнителей, методы смачивания и капиллярного поглощения жидкостей порами твердых тел. Взаимодействие компонентов полимер-наполнитель-растворитель дополнительно оценивали методом ИКС. Применяли растворы полимеров от разбавленных до высококонцентрированных. Реологические свойства разбавленных растворов полимеров оценивали методом капиллярной вискозиметрии, а концентрированных и наполненных композиций оценивали методом ротационной вискозиметрии. Для оценки механических свойств композиций использовали методы механики: сжатие, удар, пенетрацию.

Научная новизна

Впервые показано определяющее влияние реологических характеристик полимерного раствора на физико-механические и коллоидные свойства ПКМ, полученных методами прямого и обратного наполнения (на примере камня).

Впервые установлено влияние размера макроклубка на скорость и глубину его проникновения в поры камня. Показано, что способность макроклубка в набухшем состоянии изменять свою форму под действием капиллярного давления впитывания приводит к более быстрому и глубокому его проникновению в пористое тело.

Практическая ценность работы

Значимость работы - это повышение эффективности реставрации и консервации памятников из камня полимерными материалами за счет создания научных основ этих процессов. Выработаны критерии и принципы использования поли(мет)акрилатов для реставрации памятников из камня, имеющих пористую структуру.

Обоснованность и достоверность полученных результатов обеспечивалась их воспроизводимостью и комплексным подходом к решению поставленных задач с использованием современных методов экспериментальных исследований.

На защиту выносятся положения, сформулированные в выводах.

Апробация работы

Основные результаты работы были доложены на XIV Нижегородской сессии молодых ученых (Нижний Новгород, 2010), Международном молодежном форуме «Ломоносов» (Москва, 2011), Международной конференции «Сохранность и доступность культурных ценностей. Современные подходы» (2009), Международной научно-методичекиой конференции «Исследования в консервации культурного наследия» (2010).

По результатам исследований, выполненных в рамках диссертации, автору была присуждена стипендия имени академика Г.А. Разуваева (2010).

Личный вклад автора заключается в непосредственном участии во всех этапах работы - от постановки задач, планирования и выполнения экспериментов до обсуждения и оформления полученных результатов.

Публикации

Материал, изложенный в диссертации, опубликован в 13 работах, включающих 5 статей в научных журналах и 8 тезисов докладов.

Работа выполнена в рамках аналитической ведомственной программы «Развитие научного потенциала высшей школы (2009-2010 годы)», проекта 2.1.1/2983 «Создание фундаментальных коллоидно-химических основ глубинной консервации материалов памятников истории и изобразительного искусства полиакрилатными композициями».

Объем и структура диссертации Диссертационная работа состоит из введения, 3-х глав, выводов, списка цитируемой литературы из 109 наименований, изложена на 159 страницах машинописного текста, включает 22 таблицы, 62 рисунка.

Диссертационная работа по своим целям и задачам соответствует п. 7, п. 9 паспорта специальности 02.00.06 - высокомолекулярные соединения.

10

ГЛАВА 1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 1.1. Наполненные полимеры

Современные полимерные материалы, в первую очередь композиционные материалы (композиты) являются основой создания самых разнообразных изделий бытового и технического назначения, науки, спорта и туризма, медицины и многих других областей применения. Давно прошло время, когда—основными—материалами были только металлы, камень, керамика, древесина, текстиль из природных волокон. И хотя эти традиционные материалы сегодня имеют такое же важное значение, технический прогресс был бы невозможен без создания новых материалов с заданными функциональными свойствами. Потому в развитых странах огромное значение уделяется как совершенствованию традиционных видов материалом, так и принципиально новым материалам - композиционным, их созданию, изучению свойств, расширению областей применения [1].

Среди современных материалов важное значение имеют полимерные материалы конструкционного назначения, в том числе наполненные полимерные материалы. Можно смело прогнозировать дальнейшее развитие этого направления в XXI веке, когда на базе новых технологий и современного материаловедения будут существенно улучшены уже сложившиеся виды полимерных материалов и созданы материалы с новыми более функциональными характеристиками [2, 3] .

Большинство материалов в природе и технике имеют гетерогенное строение и являются композиционными структурами. Композиционные материалы (композиты) обычно состоят из двух и более компонентов: непрерывный компонент (матрица), в котором распределены наполнители; основной активный наполнитель, улучшающий функциональные свойства материала; различные модифицирующие добавки [4].

Наполнение является одним из наиболее распространённых способов физического модифицирования полимеров с целью придания им

специфических свойств (теплостойкости, механической прочности, сопротивления усталости, уменьшения усадки, абразивной способности, магнитной восприимчивости).

Наполнители - дисперсные твердые, жидкие или газообразные материалы, вводимые в состав пластмасс, резины, ЛКМ для улучшения их характеристик, придания специальных свойств и снижения стоимости.

Наполнители характеризуются комплексом физических и химических свойств, которые^не зависят от условий и целей их применения. Кроме того наполнители можно охарактеризовать (исходя их этих свойств) особенностями их влияния на свойства наполненных полимерных композиций [5].

Основные физические характеристики дисперсных наполнителей: форма, размер частиц, их распределение по размерам [6], удельная поверхность [7], характер упаковки частиц [8], оптические, теплофизические, физико-механические и электрические свойства [5].

Химический состав является одной из основных характеристик наполнителей[5]. Химия поверхности наполнителей играет важную роль в определении взаимодействия полимеров с наполнителем [9].

Наполнители различают:

- по происхождению (природные и синтетические);

- по составу (органические и неорганические);

- по действию на механические свойства (активные и неактивные).

Активные (усиливающие) - наполнители, улучшающие эксплуатационные

свойства материалов и условия их переработки. К активным наполнителям относят: сажи (углеродные), смолы, лигнин, аморфную двуокись кремния и некоторые сорта силикатов кальция, алюминия, циркония, оксиды железа, алюминия, титана и др. Такие наполнители характеризуются высокой дисперсностью, способностью хорошо диспергироваться в полимерах, высокой адсорбционной активностью по отношению к полимерам, в

отдельных случаях - способностью катализировать вулканизацию, а иногда и окисление резины.

Неактивные (инертные) - наполнители, вводимые для снижения удельного расхода материала и не влияющие на эксплуатационные свойства изделия. К неактивным наполнителям относят: природный мел, каолин, тальк, слюду, асбест и др.

Армирующие наполнители - волокнистые активные наполнители, вводимые для повышения механической прочности материалов. Наполнители удешевляют композицию, но при этом уменьшается прочность при растяжении, эластичность, стойкость к истиранию.

Наиболее распространенные наполнители для полимерных материалов -высокодисперсные твердые продукты, например, сажа, оксид кремния, графит, мел, тальк, каолин, слюда. Используются также стеклянные, асбестовые и химические волокна, монокристаллические волокна некоторых металлов, листовые материалы (ткани, бумага).

Следует различать способы введения наполнителя в композиционный материал: «прямое наполнение» и «обратное наполнение». В первом случае мелкодисперсный наполнитель смешивается с полимерной или мономерной основой, во втором полимерная (мономерная основа) вводится в объемное пористое тело путем капиллярной пропитки.

Растворы полимеров широко применяются для пропитки пористых тел [10].

Современные методы консервации монументальных сооружений основаны на их пропитке клеящими растворами полимеров [11].

Используемые растворы должны обладать особыми свойствами и отвечать ряду требований. [12] .

Основными условиями эффективности укрепления пористых структур является:

- максимальное проникновение полимера вглубь пористого материала и прочное соединение с ним;

- равномерное распределение полимера в объёме пористого тела.

Предел насыщения образца растворителем, раствором полимера, водой

определяется по достижению постоянства его массы. Для определения величины равновесной сорбции полимера из раствора используют рефрактометрический метод, контролируя изменение концентрации раствора. О глубине и равномерном—распределении полимера в объёме образца судят по количеству воды, поглощённой им, после предварительной пропитки соответствующим полимером и последующей сушки до постоянного веса образца. Равномерное распределение полимера в объёме тела обеспечивает изотропность свойств [13,14]. На коллоидные и физико-механические свойства пористых тел оказывает влияние также и структурно-реологическое состояние пропитывающего раствора. Структурированность раствора изменяется с увеличением содержания в нем полимера [15].

К способу «прямого наполнения» полимерных композиций относится механическое смешение расплава или раствора полимера с дисперсными наполнителями на специальном оборудовании [16]. В практике реставрации полимеры, наполненные дисперсным минеральным наполнителем используются в качестве мастик, доделочных масс. [17].

Композиционным материалам с «прямым» способом наполнения свойственна значительная усадка, усадку уменьшают, вводя достаточное количество наполнителя - до 80% к клеевому связующему. Однако получение высоконаполненного полимерного композиционного материала с хорошими механическими свойствами прямым смешением полимера с наполнителем затруднено из-за неравномерного распределения малых количеств высоковязкого полимера в большом объёме дисперсной фазы [18].

Поэтому особый интерес представляет разработка эффективных технологий получения композиционных материалов методом полимеризационного наполнения. [19,20,21].

Сущность метода заключается в проведении процесса синтеза полимерного связующего из мономеров непосредственно в структуре и на поверхности волокнистых и дисперсных наполнителей. В простейшем случае частицы наполнителя предварительно пропитывают жидким мономером или олигомером, после чего проводят полимеризацию. При хорошем перемешивании и отсутствии агломерации частиц наполнителя таким способом удается получить наполненный материал, содержащий равномерно распределенный наполнитель (50-95% по массе), связанный с полимерной матрицей физ. связями. [22].

В ряде работ [23,24,25] доказаны преимущества метода полимеризационного наполнения при создании композиционных материалов: на 20 % возрастает устойчивость к удару и изгибу и на 50% адгезионная прочность, увеличивается водостойкость, снижается горючесть.

1.2. Классификация и количественные характеристики пористых тел

Многие реставрируемые экспонаты являются пористыми телами. Пористые тела - это материал, внутри которого имеются разрывы сплошности, обусловливающие наличие внутренней межфазной поверхности. Большинство пористых, особенно высокопористых, тел можно представить как более или менее жесткие пространственные структуры -сетки или каркасы. В коллоидной химии такие системы называются гелями. К гелям относятся древесина, картон, бумага, глина, слабообожженные керамические материалы и т.д. Пористые материалы обладают значительной и сильно различающейся адсорбционной способностью по отношению к влаге. По типу взаимодействия среды и фазы связь жидкости (влаги) с твердым телом подразделяют (по П.А. Ребиндеру) на химическую (реализуется при сольватации, при которой молекулы жидкости входят в структуру кристалла, и удалить влагу можно только с помощью химической реакции или прокаливания), физико-химическую (проявляется при адсорбции, благодаря молекулярным силам Ван - дер - Ваальса и

водородным связям) и физико-механическую (обусловлена капиллярными силами) [26].

Имеется несколько классификаций пористых тел, в основу которых положены различные признаки, в том числе равновесные и кинетические свойства [27]. За основу приняты размеры пор и механизмы протекающих в них адсорбционных процессов[28]. Так Дубинин М.М. делит поры в твердых

о

телах на макропоры с эффективным радиусом гЭф >1000 А, переходные

о о о

поры (15 А< гЭф< 1000Л) и микропоры (г Эф< 15 А)[29]. Классификация пористых тел, основанная на их строении, делит их на корпускулярные и губчатые системы. В основном поры образованы промежутками между частицами пористого тела. В таких корпускулярных структурах форма пор зависит от формы частиц и их взаимного расположения, а размеры пор обусловлены размерами частиц и плотностью их упаковки. Чем больше частицы и чем рыхлее они упакованы, тем больше размер пор. В губчатых структурах поры представляют каналы, полости или пустоты в сплошном твердом теле. Большая часть этих тел имеет ячеистое строение, в котором пустоты - ячейки соединены друг с другом более узкими проходами (бутылкообразные поры). Очень часто каждая ячейка - пора в такой структуре сообщается с соседними через несколько проходов - горл [27].

Одной из основных характеристик пористой структуры тела является пористость - отношение объема пор Уп к общему объему тела У0бЩ:

П = Уп/Уобш (1)

Пористость определяет объем пор, приходящийся на единицу объема тела, т.е. на долю пустоты в его структуре. Пористость можно выразить через истинную и кажущуюся плотность. Истинная плотность ри - отношение массы тела к его объему Уи за исключением объема пор. Кажущаяся плотность рк - отношение массы тела к его объему У0бщ, включая объем пор. Тогда пористость материала составит [26]:

п = (Уобщ - Уи) / Voбщ = 1 - (Уи / Уобщ) = 1 - (Рк - Ри) (2)

Проницаемость - параметр, характеризующий способность пористых материалов пропускать через поровое пространство жидкости и газы под действием градиента давления. Согласно закону Дарси, объемный поток несжимаемой жидкости вдоль образца пористого материала сечением Б и длиной Ь пропорционален градиенту давления:

д = (кр/ц)(др/ь) (3)

где ДР - перепад давления на концах образца;

¡ы- вязкость жидкости или газа.

Проницаемость, также как и пористость, зависит от внешнего давления [28].

Реальные пористые тела обычно представляют собой геометрически неправильные структурные композиции. Поры в них имеют разнообразные формы и взаимные расположения. Часто такие тела пронизаны капиллярами и поэтому их еще называют капиллярно - пористыми телами. Структура капиллярно-пористого тела всецело определяется его природой [26].

1.3. Физико-химические свойства наполненных систем

1.3.1. Капиллярные явления. Капиллярное впитывание жидкости

Капиллярные явления наблюдаются в содержащих жидкость узких сосудах (капилляры, капиллярно - пористые тела), у которых расстояние между стенками сосудов соизмеримо с радиусом кривизны поверхности жидкости [29]. Кривизна возникает в результате взаимодействия жидкости со стенками сосуда (явление смачивания). Специфика поведения жидкости в капиллярных сосудах зависит от того, смачивает или не смачивает жидкость стенки сосуда, точнее, от значения краевого угла смачивания.

К распространенному процессу переноса жидкости в пористые тела относится капиллярная пропитка, обусловленная действием капиллярных сил. Этот процесс лежит в основе метода пропитки древесины, а также волокнистых, пористых полимерных и силикатных материалов, различными жидкостями [30].

Тело считают капиллярно - пористым, а поры капиллярными, если капиллярный потенциал значительно больше потенциала поля тяжести В этом случае действием силы тяжести на жидкость в капилляре можно пренебречь [31].

Если капиллярный потенциал сравним с потенциалом поля тяжести, то тело будет называться просто пористым. Обычно поры тела уподобляются системе цилиндрических капилляров, связанных между собой. Более тонкие капилляры впитывают жидкость из более широких, так что скорость движения жидкости в каждом капилляре зависит от наличия других капилляров.

Если капиллярно - пористое тело привести в соприкосновение с жидкостью, то последняя будет подниматься под действием капиллярного потенциала, преодолевая потенциал силы тяжести. В состоянии равновесия капиллярный потенциал тела в любой точке равен потенциалу поля тяжести:

= = (4)

Капиллярная пропитка заключается в поднятии жидкости по капиллярам пористых тел под действием капиллярного давления, направленного против гидростатического давления [28].

Капиллярное давление обусловливает поднятие смачивающей жидкости или опускание не смачивающей жидкости в капиллярной трубке на некоторую высоту Ь, так как поверхность жидкости в капиллярной трубке благодаря явлению смачивания искривлена. Высота поднятия смачивающей жидкости в цилиндрической капиллярной трубке определяется формулой Жюррена:

»= 2"12 (5)

р-г-{уж -г„)

где уж и уп - соответственно плотности жидкости и пара;

g - ускорение силы тяжести;

р - радиус мениска жидкости.

Если мениск жидкости принять за сферическую поверхность, то между радиусом капилляра (г) и радиусом мениска существует простая зависимость:

г = р • собО (6)

При полном смачивании (собЭ =1) радиус мениска равен радиусу капилляра.

Формулу 5 можно написать в виде:

2 • а, 7 соъв

к =- , т.к. уж » уп (7)

г-ё-Уж

Из формулы 7 следует, что высота поднятия жидкости обратно пропорциональна радиусу капилляра.

Для капилляров с радиусом, большим 10"5 см, давление насыщенного пара над мениском практически равно давлению насыщенного пара над плоской поверхностью [31]. Поэтому макрокапилляры не могут быть заполнены водой путем сорбции пара. Такой капилляр может быть заполнен водой только при непосредственном соприкосновении. Все капилляры с радиусом меньше 10"5 см считаются микрокапиллярами, они заполняются путем образования пленок на стенках [31] .

Для ускорения самопроизвольной капиллярной пропитки требуется лиофилизация поверхности пор, ведущая к снижению краевого угла. Решение этой задачи может быть достигнуто путем добавления в пропитывающую жидкость поверхностно-активных веществ (ПАВ), адсорбирующихся на поверхности пор и делающих краевой угол менее 90°. В водных растворах это обеспечивается ориентацией адсорбирующихся молекул ПАВ гидрофильными головками в сторону жидкой фазы. Рост адсорбции ПАВ приводит, поэтому к постепенному снижению краевого угла [32].

Согласно Уошбурну скорость капиллярного поднятия жидкости в вертикальном цилиндрическом капилляре определяется уравнением 8:

¿¡т

2сг СОБ^

л

-г-е-ь -тг-т (8)

) 8-7]-И

где Ь - высота поднятия жидкости т - время

ст - поверхностное натяжение жидкости 9 - краевой угол натекания Ъ, - ускорение силы тяжести у - плотность жидкости г - радиус капилляра Г| - вязкость жидкости Если пренебречь действием силы тяжести, а это можно сделать в большинстве случаев, поскольку сила тяжести обычно мала по сравнению с капиллярной силой, уравнение 8 может быть написано в следующем виде:

йт

/2-сг-г-соъв^

(9)

8-77-А

При постоянных значениях г, г| и 0 этому уравнению можно придать еще более упрощенную форму:

— = - (10)

йт И

Интегрируя уравнение 10, получаем:

Ь2 = к-т (11)

Таким образом, зависимость Ь2 от т или Ь от 4т графически должна выражаться прямой линией [33] .

В заключении следует подчеркнуть, что капиллярные явления происходят на границе трех фаз: твердое тело - жидкость - газ (или вторая жидкость) [28].

1.3.2. Смачивание твердых тел

Для обеспечения высокой адгезии клеевого шва при реставрации памятников из камня необходимо, чтобы полимерный раствор хорошо смачивал поверхность камня.

В зависимости от числа фаз, участвующих в смачивании, различают два основных случая [34]. Смачивание при полном погружении твердого тела в

жидкость (иммерсионное смачивание), в котором участвуют только две фазы - жидкость и твердое тело. Иммерсионное смачивание реализуется обычно при смачивании порошков и мелких частиц наполнителя растворами полимеров или мономерами при приготовлении доделочных масс.

Характер смачивания определяется, прежде всего, физико-химическими взаимодействиями на поверхности раздела фаз, которые участвуют в смачивании. Интенсивность этих взаимодействий при иммерсионном смачивании характеризуется теплотой смачивания. Контактное смачивание характеризуется чаще всего величиной краевого угла - угла между поверхностями жидкостями и твердого тела на границе с окружающей средой.

Пусть капля жидкости помещена на идеально гладкую однородную твердую поверхность, расположенную горизонтально. Капля принимает форму тела вращения. Угол между касательной к поверхности жидкости и к смоченной поверхности твёрдого тела называется краевым углом. Краевой угол всегда отсчитывается от касательной в сторону жидкости. Вершина краевого угла находится на линии смачивания - линии, вдоль которой соприкасаются все фазы, участвующие в смачивании (в данном примере - твёрдое тело, жидкость и газ). Если линия смачивания замкнута, она называется периметром смачивания. Аналогично определяется краевой угол и при другом расположении фаз, например при контакте пузырька газа, находящегося в жидкости, с твёрдой поверхностью. Таким образом, краевой угол - это угол наклона поверхности жидкости к смоченной части поверхности твёрдого тела [34,35].

Необходимо различать равновесные и неравновесные краевые углы. Равновесный краевой угол 0 зависит только от термодинамических свойств системы, а именно, от поверхностных натяжений на границе раздела фаз, участвующих в смачивании. Поэтому для каждой системы при данных

внешних условиях равновесный краевой угол имеет одно определенное значение.

Во время контакта фаз, участвующих в смачивании, неравновесные краевые углы могут изменяться. Краевые углы, изменяющиеся в процессе растекания жидкости по поверхности твёрдого тела, называются также динамическими. Для динамических краевых углов характерно, что их изменение происходит при перемещении линии (периметра) смачивания. Зависимость динамических краевых углов от времени характеризует скорость растекания жидкости.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Киселева, Татьяна Сергеевна, 2013 год

ЛИТЕРАТУРА

1. Перепелкин К.Е. Армирующие волокна и волокнистые полимерные композиты.-СПб.: Научные основы и технологии, 2009. - 380с.

2. Берлин А.А., Вольфсон С.А. Принципы создания композиционных полимерных материалов.- М.: Химия, 1990. - 240с.

3. Белозеров Б.П., Гузеев В.В. Перепелкин К.Е. Свойства, технология переработки и применения пластических масс и композиционных материалов. -Томск.: Изд. НТЛ, 2004. - 224с.

4. Перепелкин К.Е. Полимерные волокнистые композиты, их основные виды, принципы получения и свойства. Часть 1. Основные компоненты волокнистых материалов, их взаимодействие и взаимовлияние // Химические волокна. - 2005. - №4.- С. 7-22.

5. Брык М.Т. Деструкция наполненных полимеров.- М.: Химия, 1989. - 192с.

6. Коузов П.А. Основы анализа дисперсного состава промышленных пылей и измельченных материалов. - Л.: Химия, 1974. - 280с.

7. Грег С., Синг К. Адсорбция, удельная поверхность, пористость. - М.: Мир, 1970.-408 с.

8. Кац Г.С., Милевски Д.В. Наполнители для полимерных композиционных материалов.-М.:Химия, 1981. - 736 с.

9. Соломко В.П. Наполненные кристаллизующиеся полимеры.-Киев: Наукова Думка, 1980. - 264с.

10. Воюцкий С.С. Физико-химические основы пропитывания и импрегнирования волокнистых систем водными дисперсиями полимеров. Л.: Химия, 1969. -336 с.

11. Proceedings of the 8 th international congress of détérioration and conservation of stone.- Berlin, 1996. - v. 1,2,3. - 1750 p.

12. Федосеева T.C. Материалы для реставрации живописи и предметов прикладного искусства. - М.: РИО ГосНИИР, 1999. - 120 с.

13. Yemelyanov D.N., Volkova N.V., Pavlovskaya M.V. Imprégnation and Strenghening of Porous Stone by acrylic Polymer solutions // 9th International

Congress on Deterioration and Conservation of Stone. - Venice, 2000. - C. 553559.

14. Лыков A.B. Явление переноса в капиллярно-пористых телах. - М.: Химия, 1954. - 297 с.

15. Чураев Н.В. Физико-химия процессов массопереноса в пористых телах. -М.: Химия, 1990. - 272 с.

16. Ким B.C., Скачков В.В. Диспергирование и смешение в процессе производства и переработки пластмасс. - М.: Химия, 1988. - 240 с.

17. М.К. Никитин, Е.П. Мельникова. Химия в реставрации., спр. пос -Ленинград.: Химия, 1990. - с 80-82.

18. Булатов М.А, Кононенко В.И., Сукин A.B. Полимеризационное наполнение - прогрессивный способ получения высоконаполненных композиционных материалов / / Абразивные инструменты с полимерными и керамическими связующими. - Свердловск: Уральский рабочий, 1982. - С. 80-84.

19. Галашина Н.М. Полимеризационное наполнение как метод получения новых композиционных материалов/ /ВМС. -1994. - № 4, Т.36. - С.640-650.

20. Фролов В.Г., Куличихин С.Г., Гордеева Л.А. Полимеризационное наполнение полиамида / / Пласт, массы. - 1985.-№ 6.-С.8-10.

21. Баулин A.A., Краснощёков А.И., Деянова A.C. Электропроводящие ПЭ -композиции, полученные полимеризационным наполнением / / Пласт, массы. 1982.-№7.-С. 6-7.

22. Брук М. А., Павлов С. А. Полимеризация на поверхности твердых тел, -М.: Химия, 1990-с. 265.

23. Артёменко С.Е. , Титова Т.П., Кардаш М.М. Поликонденсационный метод получения наполненных композиционных материалов / / Пласт, массы. 1988. -№ 11.-С. 13-14.

24. Кардаш М.М. Новая технология поликонденсационного наполнения полимерных композиционных материалов / / Автореф. дис. канд. техн. наук. -Саратов, 1995. - 18 с.

25. Артёменко С.Е., Кардаш М.М., Мальков Ю.Е. Кинетика отверждения термореактивных связующих в присутствии химических волокон / / Пласт, массы. - 1988.-№ 11.-С. 13-14.

26. Фролов Ю.Г. Поверхностные явления и дисперсные системы. Курс коллоидной химии. - М.: Химия, 1988. - 464 с.

27. Кинг К., Грег С. Адсорбция, удельная поверхность, пористость. - М.: Химия, 1984.- 60 с.

28. Аксельруд Г.А., Альтшулер М.А. Введение в капиллярно-химическую технологию. - М.: Химия, 1983. 264 с.

29. Ермилов П.И. Диспергирование пигментов. - М.: Химия, 1971.- 229 с.

30. Липатов Ю.С., Тодойсичук Т.Т., Шумский В.Ф., Сергеева Л.М. Исследование толщины адсорбционных слоев олигомеров на твердой поверхности//Высокомолек. соед.- 1973. -Т.15. -№10. -С. 2243-2248.

31. Липатов Ю.С., Сергеева Л.М. Тодойсичук Т.Т., Храмова Т.С. Зависимость доли адсорбированных сегментов полимерных молекул от концентрации раствора // Коллоидн. ж. - 1975. - Т.37. - №2. - С. 280-284.

32. Ермилов П.И., Захарычев В.П. Стабильность пигментных дисперсий // Лакокрасочные материалы и их применение.-1970. - №6. - С. 79-82.

33. Ерухимович Ж.А., Толстая С.Н., Якубович C.B. Адсорбция связующего и реологические свойства пигментных паст // Лакокрасочные материалы и их применение. - 1972. - №2. - С. 19-21.

34. Сумм Б.Д., Горюнов Ю.В. Физико-химические основы смачивания и растекания.- М.:Химия, 1976. - 231с.

35. Owens D.K., Wendt R.C. // J. Appl.Polym. Sei. - 1969. - V. 13. - P. 1741.

36. Fowkes F.M. // J.Phys. Chem. -1962. - V.66. - P. 382.

37. Wu S. // J.Phys. Chem. - 1974. - V.74. - P. 632.

38. Van Oss C.J., Chaudhury M.K., Good R.J. // J. Chem. Rev. -1988. -V.88. - P. 927.

39. Li D., Neumann A.W. // J. Colloid Interface Sei.. 1992. V. 148. P. 190.

40. Augsburg A., Grundke К., Jacobasch H.J., Neumann A.W. // Acta Polym. 1998.-V.49.-P. 417.

41.Milojka Gindl, Gerhard Sinn, Wolfgang Gindl, Alexander Reiterer, Stefanie Tschegg // Colloids and Surfaces : Physicochemical and Engineering Aspects. -2001.- V.81.-P. 279-287.

42. Адамсон А. Физическая химия поверхностей. - М.: Мир, 1979. - 698 с.

43. Берлин, A.A. Основы адгезии полимеров. М.: Химия, 1969. - 320 с.

44. Энциклопедия полимеров. -М.: Советская энциклопедия, 1977. - Т. 1. -С. 22-30.

45. Фрейдин A.C. Прочность и долговечность клеевых соединений. -М.: Химия, 1981. - 355 е..

46. Houwink R., Salomon G. Adhesion and adhesives. - Amst., 1965. - v. 1. - 250p.

47. Москвитин Н.И. Склеивание полимеров. - M.: Химия, 1968. - 315 е..

48. Химический энциклопедический словарь. М.: Большая российская энциклопедия, 2003. -С. 790.

49. Басин В.Е. Адгезионная прочность. -М.: Химия, 1981. - 325 с.

50. Дерягин Б.В., Кротова H.A. Адгезия. - М.: Химия, 1954. - 270 с.

51. Метлицкая JI. JL, Костикова Е. А. Реставрация произведений графики: Методические рекомендации . - М.: ВХНРЦ им. И. Э. Грабаря, 1995. - 35 с.

52. Липатов Ю.С. Физико-химические основы наполнения полимеров. -М.: Химия, 1991-354 с.

53. Липатов Ю.С., Сергеева П.М. Адсорбция полимеров. -Киев.: Наукова думка, 1972.-196 с.

54. Schamp N., Huylebroeck J. Phase transition in polymer solutions // Nature. Phys. Sei. -1973. -V. 242. -№ 122. -P. 143-144.

55. Ермилов П.И. Диспергирование пигментов. - M.: Химия, 1971. - 229 с.

56. Емельянов Д.Н., Сметанина И.Е. Структурно-реологические состояния полимеризующихся метакрилатов // Выскомолек. соед. -1979.-Т21.-№11.-с.824-825.

57. Виногадов Г.В., Малкин А.Я. Реология полимеров.-М.: Химия, 1977. -440с.

58. Тагер A.A. Физико-химия полимеров. - М.: Химия, 1978. - 544с.

59. Тагер A.A., Древаль В.Е. Ньтоновская вязкостьконцентрированных растворов полимеров // Успехи химии. - 1967. - Т.36. - Вып.5 - С. 888-910.

60. Тагер A.A., Древаль В.Е., Курбаналиев М., Луцкий М.С., Берковиц Н.Е., Граноская И.М., Чарикова Т.А. Влияние природы полимера и растворителя на реологическое поведение и структурообразование концентрированных растворов полимеров // Высокомолек. соед. - 1968. - Т.10. - №9. - С. 20442057.

61. Эйрих Ф.М. Реология,теория и приложения. - М.: Химия,1962. - 822с.

62. Папков С.П. Физико-химические основы производства искусственных и синтетических волокон. - М.: Химия, 1972. - 312 с.

63. Cross М.М. // Polymer. - 1970. - V. 11. - №5. - Р. 238-244.

64. Портер Р., Джонсон Ю. // Химия и технология полимеров. - 1966. - №11. -С.3-52.

65. Моравец Г. Макромолекулы в растворе. - М.: Химия, 1967. - 398 с.

66. Емельянов Д.Н., Сметанина И.Е. Диаграммы структурно-реологических состояний полимеризующихся виниловых мономеров // В сб. «Новое в реологии полимеров»,- 1981. - Вып. 2. - С. 173-176.

67. Jemelyanov D.N., Smetanina I.E., Vinogradov G.K. The rheology of polymerization of vinil monomers // Rheol. Acta. - 1982. - V.21. - P.280-287.

68. Захарычев В.П. Адсорбционно-сольватные слои на поверхности наполнителя в концентрированных растворах полимеров // Коллоидн. ж. -1973.-Т. 35.-№1,-С. 198-199.

69. Яхнин Е.Д. О некоторых особенностях исследований структурообразования в суспензиях и наполненных растворах полимеров и интерпретации получающихся результатов // Коллоидн. ж. - 1972. - Т.34.-№2. - С. 289-295.

70. Емельянов Д.Н., Волкова Н.В. сохранение и возрождение материальных

носителей гуманитерных знаний истории и культуры с использованием полимеров. // Бюллетень акдемии гуманитарных наук ННГУ.- 1997.- № 4. - С. 67-69.

71. Бляхер A.M., Василенко Т.С., Гаген Л.П. Реставрация стенной росписи «Пранидхи» из Безеклика, Восточный туркестан, в лаборатории научной реставрации монументальной живописи Государственного эрмитажа. // 6 th Triennial Meeting for Baltik States Restorers. Sacred Art Heritage/ Investigations, Conservation and Restoration. —Vilnius Lithuania.- 21-23 November 2002.

72. Фоминых В. А. Реставрационная реконструкция монументальной глиняной статуи Будды в Нирване из Аджина-Тепа (Таджикистан) // 6 th Triennial Meeting for Baltic States Restorers. Sacred Art Heritage: Investigations, Conservation and Restoration. - Vilnius Lithuania. - 21-23 November 2002.

73. Lim S. Badanina nad zastosowaniem zywic Paraloid B-72 i Steinfestiger OH do wst^pnego wzmacniania pudruj^cej si? warstwy malarskiej malowidla przy Srebrnej pagodzie w Phnom-Pene w Kambodzy // Acta Universitatis Nicolai Copernici. Zabytkoznawstwo i konserwatorstwo, XXVI. - Nauki humanistyczno-spoleczne.-1995.- Z.297. - S. 37-49 (польск.).

74. Емельянов Д .H. Синтетические полимеры для реставрации памятников культуры. Обзор // Ученые записки ВВО MC А. - Н.Новгород. - 2003.- Вып. 7. - С.37-43.

75. Емельянов Д.Н., Волкова Н.В. Шеронова О.И. Сохранение и консервация музейных, архивных и библиотечных памятников истории на бумажной основе // Ученые записки ВВО МСА. - Н.Новгород.- 2000.- Вып. 6. - С.88-95.

76. Емельянов Д.Н., Волкова Н.В. Критерии и методы применения синтетических полимеров для реставрации и консервации произведений искусства.// Деп № 665 Д 81. - Черкассы. -1981. -20 с.

77. Грабарь И.Э. Реставрация в советской России // Сб. И.Э. Грабарь. О русской архитектуре. -М.: Наука, 1968. - С. 379-380.

78. Кропотов В. А., Одноралов Н. С. Работа с синтетическими массами. -М.:

Просвещение, 1967 - 153 с.

79. Яхонт О.В. Проблемы консервации, реставрации и атрибуции произведений искусства: Избранные статьи / науч.ред. Г.И. Вздорнов. - М.: СканРус, 2010 - 256 с.

80. Выставка памятников реставрированных в Государственном Эрмитаже.-Л.:Аврора, 1973 - 170 с.

81. Synthetic materials used in the conservation of cultural property. - Rome.: Via Cavour, 1963. 67 p.

82. Федосеева T.C. Применение синтетических полимеров в реставрации. -М.: Просвещение, 1987 - 133 с.

83. Шейнина Е.Г. Применение синтетических смол в реставрации. -монументальной живописи в и некоторых других музейных экспонатов // Сообщения ВЦНИЛКР.- 1960.-№1. - С.62-74.

84. Kostrov P.I., Sheinina E.G. Restoration of Monumental Paintings on Loess Plaster Using Synthetic Resins // Studies in Conservation. - 1961. - v. 6. - № 2. -P. 90-106.

85. Kostrov P. I., Nogid I.L. Removal of Salts from Ancient Middle-Asian Paintings by Means of Electrodialysis // Studies in Conservation. - 1965. - v. 10. -№3. - P.83-90.

86. Костров П.И. Техника живописи и консервация росписей древнего Пянджикент // Сообщение ВЦНИЛКР.- 1954.- №5 - С. 159-197.

87. Костров П.И. Исследование, опыт реконструкции и консервации живописи и скульптуры древнего Пянджикента // Сообщение ВЦНИЛКР.-1959. №3.-С. 140-182.

88. Костров П.И., Ногид И.Л. Удаление солей из росписей древнего Пянджикента методом электродиализа // Сообщение ВЦНИЛКР.- 1960. -№1. - С. 54-61.

89. Рафиков С.Р., Будтов В.П., Монакова Ю.Б. Введение в физико- химию полимеров. - М.: Наука, 1978. - 328 с.

90. Емельянов Д.Н.. Рябов A.B., Мячев В.А., Гнездовская Т.И. Влияние кратности экструзионной переработки на молекулярную массу и реологические свойства полиметилметакрилата // Труды по химии и хим. технологии. - Горький. - 1975. - Вып.З. - С. 84-85.

91. Лихтерова И.Н., Калинина Е.И., Лукина Е.М. Синтез и свойства олигоакрилатов // Пласт, массы. - 1970. - №9. - С. 10-11.

92. Рафиков С.Р., Павлова С.А., Твердохлебова И.И. Методы определения молекулярных весов и полидисперсности высокомолекулярных соединений. -М.: АН СССР, 1963.- 335 с.

93. Липатов Ю.С., Нестеров А.Е., Гриценко Г.М., Веселовский P.A. Справочник по химии полимеров. - Киев: Наукова думка, 1971. - 536 с.

94. Горонивский И.Т., Назаренко Ю.П., Некряч Е.Ф. Краткий справочник по химии. - Киев: Наукова думка, 1974. - 291 с.

95. Емельянов Д.Н., Панова Г.Д., Рябов A.B. Практикум по методам исследования высокомолекулярных соединений. - Горький, 1963. - 90 с.

96. Семчиков Ю.Д., Жильцов С.Ф., Катаева В.Н. Введение в химию полимеров. - М.: Высшая школа, 1988. - 151с.

97. Краузе С. Совместимость в системах полимер-полимер. - М.: Мир, 1981. -Т.1.- 750 с.

98. Фигуровский H.A. Седиментометрический анализ. М: Академия наук СССР, 1948.-332 с.

99. Воробьев В.А. Лабораторный практикум по общему курсу строительных материалов. - М.: Высшая школа, 1972. - 121 с.

100. Агафонова E.H., Карпенко П.Г., Рябина Л.В. Практикум по физической и коллоидной химии. М.: Высшая школа, 1985. - 167 с.

101. Малкин А.Я., Аскадский A.A., Коврига В.В. Методы измерения механических свойств полимеров. М.: Химия, 1978. - 336 с.