Квантово-хімічні та експериментальні дослідження особливостей міжмолекулярних взаємодій у комплексних системах «ароматичний поліамід-арамідне волокно-силікагель»

Abstract

У статті представлені результати квантово-хімічного дослідження полімерних композиційних матеріалів на основі ароматичного поліаміду, модифікованого силікагелем і арамідним волокном. Запропоновані структурні моделі вихідних компонентів із розподілом електростатичних зарядів на атомах та визначенням характерних міжатомних відстаней. Побудовано теоретичні моделі комплексів у системі «поліамід– силікагель», що відображають найімовірніші міжмолекулярні взаємодії полімерної матриці з наповнювачем. Достовірність результатів підтверджено даними ІЧ-спектроскопії. Встановлено, що основний внесок у стабілізацію структури полімер–наповнювач забезпечується утворенням водневих зв’язків між атомами Оксигену карбонільних груп поліаміду та гідроксильними групами на поверхні силікагелю. Показано, що композиційні матеріали, отримані шляхом in situ суміщення вихідних компонентів полімерних композицій, за окремими параметрами виявляли покращення властивостей на рівні до 10 % у порівнянні із матеріалами, отриманими за традиційною технологією, що свідчить про ефективнішу міжфазну взаємодію в цих системах. – The article presents the results of quantum-chemical studies of polymer composite materials based on aromatic polyamide modified with silica gel and aramid fiber. Structural models of the initial components with the distribution of electrostatic charges on atoms and the determination of characteristic interatomic distances are proposed. Theoretical models of complexes in the «polyamide-silica gel» system are constructed, reflecting the most probable intermolecular interactions of the polymer matrix with the filler. The reliability of the results is confirmed by IR spectroscopy data. It was established that the main contribution to the stabilization of the polymer-filler structure is provided by the formation of hydrogen bonds between the oxygen atoms of the carbonyl groups of polyamide and hydroxyl groups on the surface of the silica gel. It is shown that composite materials obtained by in situ combining the initial components of polymer compositions showed an improvement in properties of up to 10% in individual parameters compared to materials obtained using traditional technology, which indicates more effective interfacial interaction in these systems.