КОМПОЗИТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ КРИОГЕЛЕЙ
Authors: АЛТУНИНА Л.К. , МАНЖАЙ В.Н. , ФУФАЕВА М.С. 
Published: October 2024

Рассмотрены два способа (криотропный и химический) перехода водных растворов поливинилового спирта (ПВС) из жидкого агрегатного состояния в твердообразное. Замораживание водного раствора ПВС при отрицательной температуре и последующее оттаивание при положительной температуре приводит к формированию криогелей каучукоподобной структуры. Другой способ заключается в химической “сшивке” кинетически индивидуальных макромолекул ПВС в пространственные сетки, которые обладают упругими свойствами. Для структурирования водных растворов ПВС использовали тетраборат натрия. Исследованы реологические свойства двухкомпонентного водного раствора ПВС и установлено, что полимерный раствор проявляет свойства, характерные для неньютоновских жидкостей. Изучена кинетика гелеобразования продуктов химического структурирования водных растворов ПВС водным раствором тетрабората натрия. Показано, что вследствие химического взаимодействия с течением времени вязкость увеличивается. Изучены механические свойства углеродсодержащих композитных материалов, полученных разными способами. Установлено, что наиболее прочными являются материалы, сформированные криотропным методом, а также образцы, структурированные химическим способом, после криогенного воздействия. Наличие прочных и влагостойких свойств у композитных углеродсодержащих материалов делает возможным применение их в качестве топливных брикетов с минимальным количеством связующего компонента и получение высокоэнергетического топлива для бытовых и производственных целей. Химический метод структурирования раствора ПВС может применяться для борьбы с угольной пылью на угледобывающих предприятиях.

Two methods for the transition of aqueous solutions of polyvinyl alcohol (PVA) from the liquid state of aggregation to the solid state are considered. Freezing an aqueous solution of PVA at a negative temperature and subsequent thawing at a positive temperature result in the formation of rubber-like cryogels. Another way is chemical crosslinking of kinetically individual PVA macromolecules to spatial networks having elastic properties. Sodium tetraborate was used to structure aqueous PVA solutions. The rheological properties of a two-component aqueous solution of PVA were studied. The study shows that the polymer solution exhibits the properties characteristic of non-Newtonian liquids. The kinetics of gelation of the products of chemical structuring of aqueous PVA solutions with an aqueous sodium tetraborate solution was studied. It is shown that viscosity increases with time as a consequence of chemical interaction. The mechanical properties of carbon-containing composite materials obtained by various methods have been investigated. It has been determined that the most durable materials are those formed by the cryotropic method and those chemically structured after cryogenic treatments. The stress-strain and moisture-resistant properties of carbon materials enable their use as fuel briquettes with a minimum amount of a binder. They can also serve as high-energy fuels for domestic and industrial purposes. The chemical method of structuring a PVA solution can be used for dust control in coal mines.