Термодинамика адгезионного взаимодействия в магнитонаполненных композитных пленках на основе полимерных матриц различной химической природы : магистерская диссертация

Abstract

Получены композиции на основе альгината натрия и фторкаучука СКФ-26, наполненные частицами магнитных материалов: Ni, Fe, Fe3O4, SrFe12O19, MQP-Системы изучены методами изотермической микрокалориметрии, механического динамического анализа и магнитометрии. Методом микрокалориметрии измерены энтальпии смешения компонентов композитных пленок и рассчитаны значения предельной энтальпии адгезии полимерных матриц к поверхности магнитных порошков. Показано, что для систем на основе СКФ-26 энтальпия адгезии является отрицательной величиной, абсолютные значения которой увеличиваются в ряду Ni-Fe-Fe3O4. В системах альгинат натрия/Ni и альгинат натрия/Fe реализуется атермическое смешение, а в системах альгинат натрия/ФС и альгинат натрия/ Fe3O4 – экзотермическое. С помощью метода ДМА получены концентрационные зависимости динамических модулей потерь и упругости, а также угла сдвига для систем на основе раствора альгината натрия и магнитных порошков Fe, Fe3O4 и SrFe12O19 при частоте 1 Гц и напряжении 1 Па. Обнаружено, что с увеличением концентрации частиц неорганического вещества в суспензиях наблюдается увеличение динамических модулей и уменьшение угла сдвига, причем для суспензии, содержащей магнетит, характер течения не меняется. При течении суспензий, содержащих порошки Fe или SrFe12O19 начинают преобладать упругие свойства. Методом магнитометрии для систем СКФ-26/Ni и CКФ-26/Fe были получены петли магнитного гистерезиса в диапазоне напряженности магнитного поля от -15 кЭ до 15 кЭ. Показано, что с ростом содержания порошка в композите остаточная намагниченность и намагниченность насыщения не меняются, а коэрцитивная сила уменьшается, т. е. на размагничивание магнитного материала требуется меньше энергии. Методом магнитометрии получены данные для систем на основе альгината натрия, содержащих 30% Fe или Fe3O4. Обнаружено, что для системы альгинат натрия/Fe значения намагниченности насыщения для композита больше, чем для индивидуального порошка Fe, что может быть обусловлено упорядочением спинов на поверхности магнитных частиц при формировании композита.

Compositions based on sodium alginate and SKF-26 fluoro-rubber filled with particles of magnetic materials: Ni, Fe, Fe3O4, SrFe12O19, MQP-systems were studied by isothermal microcalorimetry, mechanical dynamic analysis and magnetometry. The enthalpy of mixing of composite film components was measured by microcalorimetry and the values of the limiting enthalpy of adhesion of polymer matrices to the surface of magnetic powders were calculated. It is shown that for systems based on SKF-26, the enthalpy of adhesion is a negative value, the absolute values of which increase in the series Ni-Fe-Fe3O4. In the sodium alginate/Ni and sodium alginate/Fe systems, athermic mixing is realized, and in the sodium alginate/FS and sodium alginate/ Fe3O4 systems, exothermic mixing is realized. The DMA method is used to obtain the concentration dependences of the dynamic loss and elasticity modulus, as well as the shear angle, for systems based on a solution of sodium alginate and magnetic powders Fe, Fe3O4, and SrFe12O19 at a frequency of 1 Hz and a voltage of 1 Pa. It is found that with an increase in the concentration of inorganic matter particles in the suspensions, an increase in the dynamic modules and a decrease in the shear angle are observed, and for a suspension containing magnetite, the flow pattern does not change. During the course of suspensions containing Fe or SrFe12O19 powders, elastic properties begin to prevail. Magnetic hysteresis loops in the magnetic field strength range from -15 kE to 15 kE were obtained by magnetometry for the SKF-26/Ni and SKF-26/Fe systems. It is shown that with an increase in the powder content in the composite, the residual magnetization and saturation magnetization do not change, and the coercive force decreases, i.e., less energy is required to demagnetize the magnetic material. Data for systems based on sodium alginate containing 30% Fe or Fe3O4 were obtained by magnetometry. It is found that for the sodium alginate/Fe system, the saturation magnetization values for the composite are greater than for the individual Fe powder, which may be due to the ordering of spins on the surface of magnetic particles during the formation of the composite.