ВОЗДЕЙСТВИЯ РАДИАЦИИ НА МОРФОЛОГИЮ ПОЛИТЕТРАФТОРЭТИЛЕНА: ИСХОДНОГО И РАДИАЦИОННО - МОДИФИЦИРОВАННОГО

Садовская Н.В., Хатипов С.А.
ОАО Ордена Трудового Красного Знамени научноисследователский физико-химический институт им. Л. Я. Карпова. г. Москва

ВОЗДЕЙСТВИЯ РАДИАЦИИ НА МОРФОЛОГИЮ ПОЛИТЕТРАФТОРЭТИЛЕНА: ИСХОДНОГО И РАДИАЦИОННО - МОДИФИЦИРОВАННОГО

Политетрафторэтилен (ПТФЭ) – полимер с уникальным сочетанием физических и химических свойств, широко применяется во многих областях промышленности. Однако для ПТФЭ характерны и определенные недостатки, среди которых главными являются низкая износостойкость, высокая ползучесть. Для радиационно-модифицированного ПТФЭ (РМ ПТФЭ), полученного в работах [1, 2] в результате облучения гамма-квантами 60Co выше температуры плавления,  были достигнуты аномально высокие изменения механических свойств: износостойкости до 104 раз, ползучести до 102 раз. Влияние радиационного воздействия на механические свойства ПТФЭ хорошо изучено: его радиационная стойкость не высока [3]. Работы по исследованию  в этом направлении РМ ПТФЭ не проводились, не известны также работы по исследованию радиационного воздействия на морфологию обоих материалов. В настоящей работе методом растровой электронной микроскопии высокого разрешения (ВРЭМ) проведено исследование морфологии ПТФЭ и РЭМ ПТФЭ  в зависимости от дозы радиационного воздействия.
Исследовали блочные образцы ПТФЭ и РМ ПТФЭ, облученные при комнатной тепературе в инертной среде на гамма-установке КСВ-500 гамма-квантами 60Co со средней энергией 1,25 МэВ.  Дозы облучения составляли 1, 5, 10, 20, 50,100, 200, 300, 500 Мрад. Морфологию  сколов, полученных в жидком азоте, облученных образцов исследовали в сканирующем электронном микроскопе высокого разрешения с автоэмиссионным катодом JSM-7500 F фирмы JEOL. Изображения получали в режиме вторичных электронов (при энергии первичного пучка 5 кэВ разрешение составляло 1 нм).
ПТФЭ. При дозах облучения до 20 Мрад характер морфологии в целом не меняется и имеет сходные черты с необлученным полимером: структура определяется наличием протяженных фибриллярных ламелей, вытянутых в направлении ориентации фибрилл. При этом важной отличительной особенностью является заметное увеличение ширины ламелей, начинающееся с  дозы 5 Мрад (рис.1а, б).  При дозах 50, 100 Мрад происходит реорганизация структуры, связанная с разрушением ламелей и изменений характера расположения фибрилл (рис.1в ). При больших дозах  образец полимера рассыпается.
 

РМ ПТФЭ. При малых дозах облучения, включая 50 Мрад, характер морфологии  полимера в целом не меняется и имеет черты сходные с РМ ПТФЭ до облучения при комнатной температуре: структура определяется наличием новых морфологических форм-сферолитов, состоящих из радиально ориентированных фибрилл. Важной отличительной особенностью является уменьшение размеров сферолитов с увеличением дозы облучения, а также изменение размеров поперечного сечения фибрилл (рис.2а, б).

Начиная с дозы 100 Мрад начинается реорганизация структуры, связанная с исчезновением сферолитов и образованием  новой структуры ( рис.2в,г ). Механические свойства, присущие РМ ПТФЭ, существенно не меняются при облучении дозами до 50 Мрад.

Литература
1. С.А. Хатипов, Е.М. Конова, Н.А. Артамонов. Рос. хим. ж. (Ж. Рос. хим. об-ва им. Д.И. Менделеева), 2008, 52, 64-72.
2. С.A. Хатипов, С.А. Серов, Н.В.Садовская. Вопросы материаловедения, 2012, 4 (72), 191-194.
3. C.D. Bopp, O. Sisman. Radiation Stability of Plastics, Oak RidgeNat Lab Reports ORNL 928, 1953, 114-120.
*) Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований, грант № 13-08-12049