<?xml version="1.0"?>
<!DOCTYPE article
PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.4 20190208//EN"
       "JATS-journalpublishing1.dtd">
<article xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" article-type="research-article" dtd-version="1.4" xml:lang="en">
 <front>
  <journal-meta>
   <journal-id journal-id-type="publisher-id">Bulletin of Belgorod State Technological University named after. V. G. Shukhov</journal-id>
   <journal-title-group>
    <journal-title xml:lang="en">Bulletin of Belgorod State Technological University named after. V. G. Shukhov</journal-title>
    <trans-title-group xml:lang="ru">
     <trans-title>Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова</trans-title>
    </trans-title-group>
   </journal-title-group>
   <issn publication-format="print">2071-7318</issn>
  </journal-meta>
  <article-meta>
   <article-id pub-id-type="publisher-id">29026</article-id>
   <article-categories>
    <subj-group subj-group-type="toc-heading" xml:lang="ru">
     <subject>Химическая технология</subject>
    </subj-group>
    <subj-group subj-group-type="toc-heading" xml:lang="en">
     <subject>Chemical technology</subject>
    </subj-group>
    <subj-group>
     <subject>Химическая технология</subject>
    </subj-group>
   </article-categories>
   <title-group>
    <article-title xml:lang="en">INVESTIGATION OF THE MECHANISM OF SURFACE MODIFICATION  OF TITANIUM HYDRIDE ORGANOSILOXANE STRUCTURES</article-title>
    <trans-title-group xml:lang="ru">
     <trans-title>ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЗМОВ МОДИФИЦИРОВАНИЯ ПОВЕРХНОСТИ      ГИДРИДА ТИТАНА ОРГАНОСИЛОКСАНОВЫМИ СТРУКТУРАМИ</trans-title>
    </trans-title-group>
   </title-group>
   <contrib-group content-type="authors">
    <contrib contrib-type="author">
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Черкашина</surname>
       <given-names>Н.И. </given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Cherkashina</surname>
       <given-names>N.I. </given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
     <xref ref-type="aff" rid="aff-1"/>
    </contrib>
    <contrib contrib-type="author">
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Павленко</surname>
       <given-names>А.И. </given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Pavlenko</surname>
       <given-names>A.I. </given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
     <xref ref-type="aff" rid="aff-1"/>
    </contrib>
   </contrib-group>
   <aff-alternatives id="aff-1">
    <aff>
     <institution xml:lang="ru">Белгородский государственный технологический университет им В.Г. Шухова</institution>
    </aff>
    <aff>
     <institution xml:lang="en">Belgorod State Technological University named after V.G. Shukhov</institution>
    </aff>
   </aff-alternatives>
   <volume>1</volume>
   <issue>9</issue>
   <fpage>164</fpage>
   <lpage>168</lpage>
   <self-uri xlink:href="https://zh-szf.ru/en/nauka/article/29026/view">https://zh-szf.ru/en/nauka/article/29026/view</self-uri>
   <abstract xml:lang="ru">
    <p>Повышение совместимости матрицы и наполнителя – это основной фактор, влияющий на свойства полимерного композиционного материала. Применение поверхностной обработки органосилоксановыми структурами, в частности кремнийорганическими жидкостями, существенно повышает совместимость. Обработанный наполнитель, имеющий, как и полимер, гидрофобную поверхность, намного легче распределяется в матрице полимера, и конечный расплав имеет меньшую вязкость, что снижает нагрузку на оборудование, предотвращает механодеструкцию. &#13;
В данной работе исследовалась возможность модифицирования гидрида титана, с целью его совмещения с неполярной полимерной матрицей для создания новых полимерных композитов, обладающих улучшенными нейтронно-защитными свойствами. Для получения порошка гидрида титана, обладающего гидрофобными свойствами, в помол гидрида титана была внесена гидрофобизирующая кремнийорганическая жидкость 136-41. &#13;
Установлено, что у не модифицированного порошка гидрида титана гидрофильная поверхность, так как краевой угол смачиваемости  α = 66º. Выявлено, что модифицированный порошок гидрида титана, в отличие от не модифицированного порошка гидрида титана, обладает гидрофобными свойствами, т.к. краевой угол смачиваемости α = 109º. Это говорит о том, что модифицирование жидкостью гидрофобизирующей 136-41 позволит создать равномерное распределение наполнителя гидрида титана в неполярной полимерной матрице.</p>
   </abstract>
   <trans-abstract xml:lang="en">
    <p>Increased compatibility matrix and filler - is the main factor affecting the properties of the polymer composite material. Application of surface treatment organosiloxane structures, in particular silicone fluids, considerably increases compatibility. The treated filler having, as polymer, a hydrophobic surface are much easier to be distributed in the polymer matrix and the final melt has a lower viscosity, which reduces the load on the equipment, prevents mechanical destruction.&#13;
In this study we investigated the possibility of modifying titanium hydride, with a view to alignment with the non-polar polymer matrix to create a new polymeric composites having improved neutron-protective properties. To obtain a powder of titanium hydride having hydrophobic properties, 136-41 waterproofing silicone fluid was added to the grinding of titanium hydride.&#13;
It was found that the unmodified titanium hydride powder hydrophilic surface, as the contact angle of the wettability of α = 66º. It was revealed that the modified titanium hydride powder, in contrast to the unmodified titanium hydride powder has hydrophobic properties, as wettability contact angle α = 109º. This suggests that modification of the liquid repellent 136-41 will create an even distribution of the filler of titanium hydride in a nonpolar polymer matrix.</p>
   </trans-abstract>
   <kwd-group xml:lang="ru">
    <kwd>неполярная матрица</kwd>
    <kwd>гидрофобность</kwd>
    <kwd>гидрофильность</kwd>
    <kwd>совместимость</kwd>
    <kwd>краевой угол смачивания</kwd>
   </kwd-group>
   <kwd-group xml:lang="en">
    <kwd>the non-polar matrix</kwd>
    <kwd>hydrophobicity</kwd>
    <kwd>hydrophilicity</kwd>
    <kwd>compatibility</kwd>
    <kwd>contact angle</kwd>
   </kwd-group>
  </article-meta>
 </front>
 <body>
  <p>Введение. Известно, что композиционный материал представляет собой гетерофазную структуру из двух или более компонентов с четко выраженной границей раздела [1]. Эти компоненты должны быть подобраны не только по предполагаемым свойствам создаваемого изделия (физическим, механическим), но и по совместимости, т.е. должно обеспечиваться хорошее адгезионное взаимодействие матрицы и наполнителя на границе раздела [2–4]. Главные задачи при получении изделий из полимерных композиционных материалов заключаются в правильном подборе материала матрицы и наполнителя, в определении рациональной структуры материала, с учетом особенности его поведения в условиях переработки [5]. Правильная технология совмещения компонентов обеспечивает эффективную реализацию свойств материала в изделии (конструкции).Основная задача изучения совместимости – выявление общих закономерностей влияния параметров структуры на свойства композиции, а также изыскание путей регулирования этих параметров, в особенности характера связи на границе раздела фаз [6–7]. Другая большая проблема – установление характера влияния полимера на надмолекулярную, особенно кристаллическую, структуру наполнителя, т.е. выявление изменений структуры и свойств каждой фазы после совмещения компонентов. Исследование термодинамики совмещения позволяет разработать научные основы для создания новых композитов с заданным комплексом механических свойств.В данной работе рассмотрены процессы модифицирования гидрида титана, с целью его совмещения с неполярной полимерной матрицей для создания новых полимерных композитов, обладающих улучшенными нейтронно-защитными свойствами.Методика. Гидриды многих переходных металлов в последние годы представляют теоретический и практический интерес при их использовании во многих отраслях промышленности, включая атомную энергетику. Особое внимание уделяется гидриду титана с повышенным содержанием водорода, используемого  для поглощения нейтронных потоков в ядерной энергетике в качестве замедлителя в регулирующих стержнях ядерного реактора на быстрых нейтронах, в том числе в качестве наполнителя для полимерных нейтронно-защитных композиционных материалов [8–11].Исходный гидрид титана является гидрофильным веществом. Для более равномерного распределения в полимерной матрице необходимо модифицировать наполнитель для придания ему гидрофобных свойств [12]. Для хорошей совместимости с неполярной матрицей необходима гидрофобная поверхность наполнителя [13]. Известно, что модифицирование силоксановыми структурами позволяет добиться гидрофобности при ведении 1–2 % модификатора [14]. Для получения порошка гидрида титана, обладающего гидрофобными свойствами, в помол гидрида титана была внесена гидрофобизирующая кремнийорганическая жидкость 136-41. Жидкость гидрофобизирующая 136-41 - вязкая бесцветная маслянистая жидкость, легкорастворимая в большинстве органических растворителей, но нерастворимая в воде. Ее состав описывается формулой [C2H5SiHO]n (где n = 10÷15), содержание активного водорода1,3–1,45 % [15].Основная часть. Исходный гидрид титана был представлен в виде дроби. Для введения в полимерную матрицу гидрида титана был произведен его помол с использованием шаровой мельницы. Для определения оптимального времени помола дробь гидрида титана (ДГТ) перемалывалась различное время. Зависимость величины значения удельной поверхности от времени помола представлена на рис. 1:   Рис. 1. График зависимости величины удельной поверхности гидрида титана от времени помола  Исходя из этих данных был сделан вывод, что целесообразно проводить помол гидрида титана в течение 30 минут, так как при большем времени помола удельная поверхность увеличивается лишь на 10% с 45521 до 50398 см2/см3, средний диаметр частиц уменьшается на 8 % с 5,6 до 5,2 мкм, а диапазон размеров полученных частиц не изменяется.Результаты рентгенофазового анализа исследуемого вещества показаны на рис. 2. В качестве структурного аналога для индицирования рентгенограммы был выбран гидрид титана TiH2.          а)          б)             Рис. 2. Сравнение рентгенограммы исследуемого гидрида титана (а) с гидридом титана (II) (б) В табл. 1 приведены обобщающие рентгенометрические характеристики исследуемого гидрида титана. Первичную информацию о состоянии вещества можно получить из внешнего вида рентгеновских спектров. Хорошо окристаллизованный и однородный по параметрам решетки материал дает узкие и высокие дифракционные пики, плохо окристаллизованный, неоднородный материал - широкие и низкие. Таблица 1Основные рентгенометрические характеристики исследуемого гидрида титана№ \ПарУгол 2θ,градПлощадьотражения,отн. едИнтенсивностьотражения,имп./сПолуширинаотражения, ÅМежплос-костное расстояниеd, Å% Макс.118,37,184720,1754,84781,52231,6511,414910,1952,82691,92335,2497,26447360,252,5495100440,85228,83112480,332,20926,35553,53,204670,11,71271,41  Анализ рис. 2 показал, что рентгенограмма исследуемого образца ДГТ представляет собой типичную дифрактограмму поликристалла с серией пиков на плавной линии фона. Каждый пик является отражением n-го порядка от серии плоскостей (hkl) с межплоскостным расстоянием dhkl.Основной характеристикой гидрофильности (гидрофобности) поверхности любого наполнителя является краевой угол смачивания α или θ - cos α. Он определяется как угол между касательной, проведенной к поверхности смачивающей жидкости, и смачиваемой поверхностью твердого тела, при этом α всегда отсчитывается от касательной в сторону жидкой фазы. Касательную проводят через точку соприкосновения трех фаз: твердой фазы (исследуемого модифицированного наполнителя), жидкости (дистиллированная вода) и газа (воздух). При α &gt; 90º поверхность материала обладает гидрофобными свойствами.На рис. 3 представлены результаты по определению краевого угла смачиваемости не модифицированного порошка гидрида титана. Установлено, что у не модифицированного порошка гидрида титана гидрофильная поверхность, так как краевой угол смачиваемости  α = 66º.   Рис. 3.  Схема определения краевого угла смачиваемости не модифицированного порошка гидрида титана  На рис. 4 представлены результаты по определению краевого угла смачиваемости модифицированного жидкостью гидрофобизирующей 136-41 порошка гидрида титана. Установлено, что у модифицированный порошок гидрида титана, в отличие от не модифицированного порошка гидрида титана, обладает гидрофобными свойствами, т.к. краевой угол смачиваемости α = 109º.  Рис. 4.  Схема определения краевого угла смачиваемости модифицированного порошка гидрида титана  Это говорит о том, что модифицирование жидкостью гидрофобизирующей 136-41 позволит создать равномерное распределение наполнителя гидрида титана в полимерной неполярной матрице.Выводы. Установлено, что у не модифицированного порошка гидрида титана гидрофильная поверхность, так как краевой угол смачиваемости  α = 66º. Выявлено, что модифицированный порошок гидрида титана, в отличие от не модифицированного порошка гидрида титана, обладает гидрофобными свойствами, т.к. краевой угол смачиваемости α = 109º. Это говорит о том, что модифицирование жидкостью гидрофобизирующей 136-41 позволит создать равномерное распределение наполнителя гидрида титана в неполярной полимерной матрице. Модифицирование порошка гидрида титана, представленным в работе способом позволит создавать новые полимерные композиты, обладающие улучшенными нейтронно-защитными свойствами.*Работа выполнена при поддержке проектной части Государственного задания Минобрнауки РФ, проект №11.2034.2014/К.</p>
 </body>
 <back>
  <ref-list>
   <ref id="B1">
    <label>1.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Композиционные материалы: Справочник / В.В. Васильев, В.Д. Протасов, В.В. Болотин и др.; Под общ. Ред. В.В. Васильева, Ю.М. Таронопольского. - М.: Машиностроение, 1990. 512 с.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Kompozicionnye materialy: Spravochnik / V.V. Vasil'ev, V.D. Protasov, V.V. Bolotin i dr.; Pod obsch. Red. V.V. Vasil'eva, Yu.M. Taronopol'skogo. - M.: Mashinostroenie, 1990. 512 s.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B2">
    <label>2.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Седакова Е.Б., Козырев Ю.П. Влияние содержания дисперсного наполнителя на адгезию между наполнителем и матрицей в полимерных нанокомпозитах триботехнического назначения // Вопросы материаловедения. 2013. № 3 (75). С. 70-75.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Sedakova E.B., Kozyrev Yu.P. Vliyanie soderzhaniya dispersnogo napolnitelya na adgeziyu mezhdu napolnitelem i matricey v polimernyh nanokompozitah tribotehnicheskogo naznacheniya // Voprosy materialovedeniya. 2013. № 3 (75). S. 70-75.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B3">
    <label>3.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Яхьяева Х.Ш., Козлов Г.В., Магомедов Г.М., Заиков Г.Е. Структурные основы межфазной адгезии (наноадгезии) в полимерных композитах // Энциклопедия инженера-химика. 2012. № 10. С. 11-13.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Yah'yaeva H.Sh., Kozlov G.V., Magomedov G.M., Zaikov G.E. Strukturnye osnovy mezhfaznoy adgezii (nanoadgezii) v polimernyh kompozitah // Enciklopediya inzhenera-himika. 2012. № 10. S. 11-13.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B4">
    <label>4.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Tyutnev A.P.,  Nikerov A.V.,  Smirnov D.D.,  Tumkovskii S.R. Universality of charge-carrier transport in molecularly doped polymers // Polymer Science Series A. 2016, Vol. 58, Issue 2, pp. 276-282.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Tyutnev A.P.,  Nikerov A.V.,  Smirnov D.D.,  Tumkovskii S.R. Universality of charge-carrier transport in molecularly doped polymers // Polymer Science Series A. 2016, Vol. 58, Issue 2, pp. 276-282.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B5">
    <label>5.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Дувакина Н.И., Ткачева Н.И.  Выбор наполнителей для придания специальных свойств полимерным материалам // Пластические массы. 1989. № 11. С. 46-48.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Duvakina N.I., Tkacheva N.I.  Vybor napolniteley dlya pridaniya special'nyh svoystv polimernym materialam // Plasticheskie massy. 1989. № 11. S. 46-48.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B6">
    <label>6.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Кахраманлы Ю.Н. Несовместимые полимерные смеси и композиционные материалы на их основе. Баку: ЭЛМ, 2013. 152 с.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Kahramanly Yu.N. Nesovmestimye polimernye smesi i kompozicionnye materialy na ih osnove. Baku: ELM, 2013. 152 s.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B7">
    <label>7.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Mohan S. Krishna, Srivastava T.  Microbial deterioration and degradation of polymeric materials  // J Biochem Tech. 2010. Vol. 2, №4.  рр. 210-215.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Mohan S. Krishna, Srivastava T.  Microbial deterioration and degradation of polymeric materials  // J Biochem Tech. 2010. Vol. 2, №4.  rr. 210-215.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B8">
    <label>8.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Куприева О.В.Термодинамические расчеты термической диссоциации гидрида титана // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова, 2014. № 5. С. 161-163.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Kuprieva O.V.Termodinamicheskie raschety termicheskoy dissociacii gidrida titana // Vestnik Belgorodskogo gosudarstvennogo tehnologicheskogo universiteta im. V.G. Shuhova, 2014. № 5. S. 161-163.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B9">
    <label>9.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Павленко В.И., Бондаренко Г.Г., Черкашина Н.И.  Разработка нейтронно-защитных полимерных композитов на основе тонкомолотого гидрида титана // Перспективные материалы, 2016. № 7. С. 16-21.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Pavlenko V.I., Bondarenko G.G., Cherkashina N.I.  Razrabotka neytronno-zaschitnyh polimernyh kompozitov na osnove tonkomolotogo gidrida titana // Perspektivnye materialy, 2016. № 7. S. 16-21.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B10">
    <label>10.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Павленко В.И., Черкашина Н.И., Носков А.В., Ястребинский Р.Н., Соколенко И.В.  Расчет процессов  прохождения гамма квантов в композиционном материале // Известия высших учебных заведений. Физика, 2016. Т. 59, № 8. С.  60-65.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Pavlenko V.I., Cherkashina N.I., Noskov A.V., Yastrebinskiy R.N., Sokolenko I.V.  Raschet processov  prohozhdeniya gamma kvantov v kompozicionnom materiale // Izvestiya vysshih uchebnyh zavedeniy. Fizika, 2016. T. 59, № 8. S.  60-65.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B11">
    <label>11.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Павленко В.И., Соколенко И.В., Носков А.В.  Композиционный материал нового типа для комплексной радиационной защиты // Известия высших учебных заведений. Серия: Химия и химическая технология.  2015. Т. 58. № 6. С. 66-69</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Pavlenko V.I., Sokolenko I.V., Noskov A.V.  Kompozicionnyy material novogo tipa dlya kompleksnoy radiacionnoy zaschity // Izvestiya vysshih uchebnyh zavedeniy. Seriya: Himiya i himicheskaya tehnologiya.  2015. T. 58. № 6. S. 66-69</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B12">
    <label>12.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Манякина Д.С., Чердынцев В.В., Лунькова А.А. Исследование структуры и шероховатости гидрофобных композиционных покрытий на основе полисульфона // Современные проблемы науки и образования. 2012. № 5. [Электронный ресурс]</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Manyakina D.S., Cherdyncev V.V., Lun'kova A.A. Issledovanie struktury i sherohovatosti gidrofobnyh kompozicionnyh pokrytiy na osnove polisul'fona // Sovremennye problemy nauki i obrazovaniya. 2012. № 5. [Elektronnyy resurs]</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B13">
    <label>13.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Черкашина Н.И., Карнаухов А.А., Бурков А.В., Сухорослова В.В. Синтез высокодисперсного гидрофобного наполнителя для полимерных матриц // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. 2013. № 6. С. 156-159.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Cherkashina N.I., Karnauhov A.A., Burkov A.V., Suhoroslova V.V. Sintez vysokodispersnogo gidrofobnogo napolnitelya dlya polimernyh matric // Vestnik Belgorodskogo gosudarstvennogo tehnologicheskogo universiteta im. V.G. Shuhova. 2013. № 6. S. 156-159.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B14">
    <label>14.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Матюхин П.В., Ястребинский Р.Н. Исследование механизмов модифицирования поверхности природных железорудных минералов алкилсиликонатами // Известия высших учебных заведений. Серия: Химия и химическая технология. 2005. Т. 48. № 4. С. 140.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Matyuhin P.V., Yastrebinskiy R.N. Issledovanie mehanizmov modificirovaniya poverhnosti prirodnyh zhelezorudnyh mineralov alkilsilikonatami // Izvestiya vysshih uchebnyh zavedeniy. Seriya: Himiya i himicheskaya tehnologiya. 2005. T. 48. № 4. S. 140.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B15">
    <label>15.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">ГОСТ 10834-76 Жидкость гидрофобизирующая 136-41. Технические условия. - Введ. 01.01.1977.  М.: Госстандарт России, 1976. 16 с.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">GOST 10834-76 Zhidkost' gidrofobiziruyuschaya 136-41. Tehnicheskie usloviya. - Vved. 01.01.1977.  M.: Gosstandart Rossii, 1976. 16 s.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
  </ref-list>
 </back>
</article>
