Для выяснения изменений межмолекулярных взаимодействий, которые происходят при добавке в каучук НЦ, были изучены ИК-спектры композиций в сравнении со спектрами наложения полимеров, На рис. 2 представлены серии спектров бинарных систем НЦ — СКУ-8А с различным соотношением компонентов. Спектр НЦ имеет характерную полосу поглощения с максимумом 3580 см-1 [5]. В спектрах каучуков наблюдаются две четкие полосы с максимумами при 3350 и 3450 см-1, относящиеся к колебаниям связанных и свободных NH-rpyпп [6]. Из рисунка видно, что при совмещении компонентов вид спектров с изменением соотношения полимеров сильно меняется. Уже при введении в НЦ 10 вес.% каучука полоса 3580 см-1 смещается в сторону меньших частот на 80 см-1.

Рис. 3. ИК-спектры НЦ (7), УК-1 (2), наложения НЦ и УК в соотношении 70 : 30% (3) и совмещенной композиции НЦ : УК-1 в той же пропорции (4)

Рис. 4. График изменения оптических плотностей полос связанных и свободных NH-групп в спектрах совмещенных систем НЦ — СКУ-8 (7) и НЦ — УК (2) и спектрах наложения этих полимеров (7' и 2') соответственно

На спектрах композиций видим или плечо (при небольших количествах НЦ в композициях), или широкую полосу с максимумом около 3450— 3500 см-1. Одновременно с увеличением содержания НЦ изменяется и соотношение интенсивностей полос валентных колебаний NH в сторону увеличения количества свободных групп по сравнению со связанными.

Для более правильной оценки изменений, происходящих в спектрах композиций вследствие образования межмолекулярных связей между компонентами, были получены также спектры наложения этих полимеров. Их получали нанесением НЦ и каучуков на разные стороны подложки. На рис. 3 представлены спектры индивидуальных компонентов, их наложения и соответствующей композиции. Из них ясно видно, что спектр наложения резко отличается от спектра композиции: положение максимума полосы поглощения ОН-групп при 3580 см-1 в спектре наложения отличается на 80 см-1 от совмещенной композиции, соотношение оптических плотностей полос 3350 и 3450 см-1 в спектре наложения значительно превышает соответствующее значение для композиции. Из совокупности представленных данных однозначно следует, что при совмещении НЦ с СКУ и УК происходит перестройка системы водородных связей, которыми ранее были связаны ОН- и NH-группы индивидуальных полимеров Исследование ИК-спектров в области валентных колебаний карбонильных групп показало, что при совмещении НЦ с СКУ-8А происходит смещение полосы поглощения этой группы от 1740 до 1730 см-1 (50 : 50 вес.%), а с УК-1 от 1732 до 1720 см-1 (50 : 50 вес.%).

Одновременное сочетание таких фактов, как смещение карбонильной полосы, изменение соотношения интенсивности полос свободной и связанной NH-групп, смещение полосы ОН-групп НЦ однозначно свидетельствует об образовании новой системы водородных связей между ОН-группами НЦ и группами С=0 уретановых группировок каучуков. На основании существующей пропорциональности между смещением частоты Av и энергией водородной связи [7] Av/v0=—/те (Av — смещение максимума полосы при наличии водородной связи от полосы v0, характерной для отсутствия этой связи) была оценена энергия водородной связи. Для совмещенной системы УК-1 — НЦ по смещению полосы С=О она составляет 11,7, а по данным для ОН-полосы — 11,3 кДж/моль. Дополнительным доказательством того, что во взаимодействие вступают С=О уретановой груп-ны, служит изменение соотношения интенсивностей полос связанных и свободных NH-групп в сторону увеличения последних. По-видимому,, группы NH, участвующие ранее в образовании водородных связей с группами С=О в каучуке, освобождаются от этого взаимодействия вследствие образования новых межмолекулярных связей между ОН-группами НЦ и группами С=0 каучуков.