Міжмолекулярні та внутрішньомолекулярні взаємодії у комплексних системах на основі фенілону: квантово-хімічна інтерпретація

Abstract

У роботі наведено результати квантово-хімічних досліджень полімерних композиційних матеріалів на основі ароматичного поліаміду фенілон, наповненого термостійким волокном терлон та дрібнодисперсним силікагелем. Запропоновано структурні моделі вихідних сполук із зазначенням зарядів на атомах та міжатомних відстаней, побудовано теоретичні моделі комплексів у системах «поліамід-терлон» та «поліамід-силікагель», що описують найбільш імовірні міжмолекулярні взаємодії полімерної матриці з наповнювачами. Адекватність отриманих моделей підтверджено результатами ІЧ-спектроскопії. Встановлено, що хімічна взаємодія молекул полімеру із наповнювачами здійснюється переважно за рахунок утворення міцних водневих зв’язків, а також за участю слабких електростатичних взаємодій. Хімічна природа міжмолекулярних комплексів полімеру із наповнювачами знаходить підтвердження за результатами проведених раніше фізико-механічних та теплофізичних досліджень полімерних композиційних матеріалів, які показали, що введення наприклад дрібнодисперсних часток силікагелю, так само, як й армування полімерної матриці фенілону волокнистим наповнювачем терлон, сприяє значному підвищенню таких показників як рівень напруження при межі текучості, модуля пружності при стисканні та твердості зі зміщенням відповідних значень тепло- та термостійкості одержаних полімерних композитів в область більш високих температур. U roboti navedeno rezultaty kvantovo-khimichnykh doslidzhen polimernykh kompozytsiinykh materialiv na osnovi aromatychnoho poliamidu fenilon, napovnenoho termostiikym voloknom terlon ta dribnodyspersnym sylikahelem. Zaproponovano strukturni modeli vykhidnykh spoluk iz zaznachenniam zariadiv na atomakh ta mizhatomnykh vidstanei, pobudovano teoretychni modeli kompleksiv u systemakh «poliamid-terlon» ta «poliamid-sylikahel», shcho opysuiut naibilsh imovirni mizhmolekuliarni vzaiemodii polimernoi matrytsi z napovniuvachamy. Adekvatnist otrymanykh modelei pidtverdzheno rezultatamy ICh-spektroskopii. Vstanovleno, shcho khimichna vzaiemodiia molekul polimeru iz napovniuvachamy zdiisniuietsia perevazhno za rakhunok utvorennia mitsnykh vodnevykh zviazkiv, a takozh za uchastiu slabkykh elektrostatychnykh vzaiemodii. Khimichna pryroda mizhmolekuliarnykh kompleksiv polimeru iz napovniuvachamy znakhodyt pidtverdzhennia za rezultatamy provedenykh ranishe fizyko-mekhanichnykh ta teplofizychnykh doslidzhen polimernykh kompozytsiinykh materialiv, yaki pokazaly, shcho vvedennia napryklad dribnodyspersnykh chastok sylikaheliu, tak samo, yak y armuvannia polimernoi matrytsi fenilonu voloknystym napovniuvachem terlon, spryiaie znachnomu pidvyshchenniu takykh pokaznykiv yak riven napruzhennia pry mezhi tekuchosti, modulia pruzhnosti pry styskanni ta tverdosti zi zmishchenniam vidpovidnykh znachen teplo- ta termostiikosti oderzhanykh polimernykh kompozytiv v oblast bilsh vysokykh temperatur.