Mechanically Activated Polytetrafluoroethylene: Morphology and Supramolecular Structure

Abstract

В роботі комплексно досліджено нанорозмірну структуру політетрафторетилену до та після механічної активації сукупністю сучасних фізичних методів досліджень. Методом електронної мікроскопії доведено утворення полідисперсної суміші механоактивованого фторполімеру з різною молекулярною масою, габітусом одиничних частинок і довільною масою, розміром та морфологією кластерних наноструктур. В роботі для інтерпретації результатів ІЧ-спектроскопії були використані два показника: відношення інтенсивностей максимумів смуги та ширина смуги при половині поглинання. Досліджено, що у складі активованого полімеру присутня підвищена концентрація кінцевих груп CF2, які відповідають низькомолекулярній фракції та забезпечують малі розміри його макромолекул. Доведено, що наповнення політетрафторетилену призводить до зменшення їх кількості, що сприяє формуванню наноструктурованого полімеру з меншою дефектністю. Встановлено, що комплексне застосування енергетичного впливу та дисперсного наповнювача позитивно впливає на фізико-механічні властивості фторполімеру. Застосування механічної активації сприяє зростанню рівня міцності в 2,6 рази та відносного подовження в 4,3 рази у порівнянні з неактивованим полімером; наповнення активованого полімеру хлоридом натрію підвищує межу міцності в 2 рази та відносного подовження в 3,8 рази.

The nanoscale structure of polytetrafluoroethylene before and after mechanical activation was comprehensively studied by a set of modern physical research methods. The formation of a polydisperse mixture of a mechanically activated fluoropolymer with different molecular weights, the habit of single particles and arbitrary mass, size and morphology of cluster nanostructures was proved by electron microscopy. Two indicators were used to interpret the results of IR spectroscopy: the ratio of the intensities of the band maxima and the half absorption bandwidth. It was revealed that there is an increased concentration of CF2 end groups in the composition of activated polymer, which correspond to the low molecular weight fraction and provide small sizes of its macromolecules. It was proved that filling of polytetrafluoroethylene leads to a decrease in their number, contributing to the formation of a nanostructured polymer with fewer defects. It was established that the combined use of energy exposure and dispersed filler has a positive effect on the physical and mechanical properties of the fluoropolymer. The mechanical activation increases the strength level by 2.6 times and relative elongation by 4.3 times compared to the inactivated polymer; filling the activated polymer with sodium chloride increases the strength level by 2 times and relative elongation by 3.8 times.