166225 (Полимерные нанокомпозиты на основе органомодифицированных слоистых силикатов: особенности структуры, получение, свойства), страница 2
Описание файла
Документ из архива "Полимерные нанокомпозиты на основе органомодифицированных слоистых силикатов: особенности структуры, получение, свойства", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "химия" из , которые можно найти в файловом архиве . Не смотря на прямую связь этого архива с , его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе "остальное", в предмете "химия" в общих файлах.
Онлайн просмотр документа "166225"
Текст 2 страницы из документа "166225"
Рис. 9. СЭМ фотографии поверхностей нанокомпозитов:
а - 0 % (чистый ПБТ); b - 3% органоглины в ПБТ; с - 4 % органоглины в ПБТ; d - 5% органоглины в ПБТ Гладкая поверхность говорит о равномерном распределении частиц органоглины. Поверхность нанокомпозита становится деформированной при увеличении содержания органоглины (см. рис.10 а, Ь, с, d). Возможно, это влияние агломератов глины [30, 31].
Рис. 10. ТЭМ фотографии поверхностей нанокомпозитов: а - 2 % органоглины в ПБТ; b - 3% органоглины в ПБТ; с - 4 % органоглины в ПБТ; d - 5% органоглины в ПБТ О степени распределения органоглины в нанокомпозите можно судить и по ТЭМ-фотографии (рис. 11,12). При содержании органоглины 2-3 мае. % слои глины разделены слоем полимера толщиной -4-10 нм (рис.Н). При большем содержании органоглины 4-5 мас.% большая часть глины распределена хорошо, но встречаются агломераты размером -4-8 нм.
Таким образом, из результатов рентгеноструктурного анализа и электронной микроскопии видно, что нанокомпозит при низком содержании органоглины (<3 %) состоит из эксфолиированной глины.
Способы получения полимерных нанокомпозитов на основе алюмосиликатов
Различными группами авторов [32-35] разработаны методы получения нанокомпозитов на основе органоглин:
-
в процессе синтеза полимера [33, 36, 37];
-
в расплаве [38, 39];
-
в растворе [40-46];
-
золь-гель процесс [47-50].
Для получения полимерных нанокомпозитов на основе органоглин наиболее широко используются методы получения в расплаве и в процессе синтеза полимера.
Получение полимерного нанокомпозита в процессе синтеза самого полимера (in situ) заключается в интеркалировании мономера в слои глины. Мономер мигрирует сквозь галереи органоглины и полимеризация происходит внутри слоев (рис. 13.) [19, 51].
Рис. 13. Получение полимерного нанокомпозита в процессе синтеза самого полимера (in situ) (а) - микрокомпозит, (Ь) - эксфолированный (расшелушенный) нанокомпозит, (с) - интеркалированный нанокомпозит [51]
Реакция полимеризации может быть инициирована нагреванием, излучением или соответствующим инициатором. Очевидно, что при использова-нии этого метода должны получаться наиболее удовлетворительные результаты по степени распределения частиц глины в полимерной матрице. Это может быть связано с тем, что раздвижение слоев глины происходит уже в процессе внедрения мономера в межслойное пространство. Это означает, что силой, способствующей расслоению глины, является рост полимерной цепи, в то время как при получении полимерных нанокомпозитов в растворе или расплаве основным фактором достижения необходимой степени распределения глины является лишь удовлетворительное перемешивание. Желательно проводить процесс синтеза нанокомпозита в вакууме или токе инертного газа. Помимо этого, для удовлетворительного диспергирования органоглины в полимерной матрице необходимы большие скорости перемешивания.
Метод получения полимерных нанокомпозитов в расплаве (экструзионный) состоит в смешении расплавленного полимера с органоглиной. В ходе интеркаляции полимерные цепи в существенной степени теряют кон-формационную энтропию. Вероятной движущей силой для этого процесса является важный вклад энтальпии взаимодействия полимер-органоглина при смешении. Стоит добавить, что полимерные нанокомпозиты на основе органоглин успешно получают экструзией [22]. Преимуществом экструзи-онного метода является отсутствие каких-либо растворителей, что исключает наличие вредных стоков, скорость процесса значительно выше, технологическое оформление производства - более простое. То есть для получения полимерных нанокомпозитов в промышленных масштабах экструзионный метод является наиболее предпочтительным, требующим меньших затрат на сырьё и обслуживание технологической схемы.
При получении полимер-силикатного нанокомпозитов в растворе органосиликат набухает в полярном растворителе, таком как толуол или М-диметилформамид. Далее к нему добавляется раствор полимера, который проникает в межслоевое пространство силиката. После этого проводится удаление растворителя путем испарения в вакууме. Основное преимущество этого метода заключается в том, что "полимер-слоистый силикат" может получаться на основе полимера с низкой полярностью или неполярного материала. Тем не менее, этот метод не находит широкого использования в промышленности по причине большого расхода растворителя [52].
При получении нанокомпозитов на основе различной керамики и полимеров применяется золь-гель-технология, в которой исходными компонентами служат алкоголяты некоторых элементов и органические олигомеры.
алкоголяты подвергают гидролизу, а затем проводят реакцию поликон денсации гидроксидов. В результате образуется керамика из неорганической трехрехмерной сетки. Существует также метод синтеза, в котором полимеризация и образование неорганического стекла протекают одновременно.
Литература
-
Романовский Б.В., Макшина Е.В. Нанокомпозиты как функциональные материалы // Соросовский образовательный журнал. - 2004. - Т. 8, № 2. - С. 50-55.
-
Головин Ю.И. Нанотехнологическая революция стартовала // Природа. - 2004. - № 1.
-
Carter L.W., Hendrics J.G., Bolley D.S. United States Patent. - 1950. №2,531,396;
-
Blumstain A. Bull Chem Soc. - 1961:899-905.
-
Fujiwara S., Sakamoto T Japanese Application № 109,998; 1976.
-
Usuki A., Kojima Y., Kawasumi M., Okada A., Fukushima Y., Kurauchi Т., Kamigatio O. Journal of Appl polym science. 1995;55:119.
-
Usuki A., Koiwai A., Kojima Y., Kawasumi M., Okada A., Kurauchi Т., Kamigaito O. Journal of Appl polym science. 1995;55:119
-
Okada A., Usuki A. Mater Sci Engng. 1995;3:109.
-
Okada A., Fukushima Y., Kawasumi M., Inagaki S., Usuki A., Sugiyama S., Kurauchi Т., Kamigaito O. United States Patent №4,739,007; 1988.
-
Микитаев M.A., Леднев О.Б., Каладжян А.А., Бештоев Б.З., Беда-ноков А.Ю., Микитаев А.К. Полимерные нанокомпозиты на основе органо-модифицированных слоистых силикатов - новый тип конструкционных материалов // II Международная конференция - Нальчик, 2005.
-
J.-H. Chang, Y.U. An, S.J. Kim, S. Im. Polymer, 2003;44:5655-5661.
-
A.K.Mikitaev, A.Y.Bcdanokov, O.B.Lednev, M.A.Mikitaev Polymer/silicate nanocomposites based on organomodified clays/ Polymers, Polymer Blends, Polymer Composites and Filled Polymers. Synthesis, Properties, Application. Nova Science Publishers. New York 2006.
-
D.M. Delozier, R.A. Orwoll, J.F. Cahoon, N.J. Johnston, J.G. Smith, J.W. Connell. Polymer, 2002;43:813-822.
-
Kelly P., Akelah A., Moet A. J. Mater. Sci. 1994. V.29. P.2274-2280.
-
J.-H. Chang, Y.U. An, D. Cho, E.P. Giannelis. Polymer, 2003,44:3715-
-
3720.
-
16.Yano K, Usuki A, Okada A. J Polym Sci, Part A: Polym Chem 1997;35:2289.
-
Garcia-Martinez JM, Laguna O, Areso S, Collar EP. J Polym Sci, Part
-
B: Polym Phys 2000;38:1564. Giannelis E. P., Krishnamoorti R., Manias E. Advances in Polymer Scicnce, Vol.138 Springer-Verlag Berlin Heidelberg 1999.
-
D.M. Delozier, R.A. Orwoll, J.F. Cahoon, J.S. Ladislaw, J.G. Smith, J.W. Connell. Polymer, 2003;44:2231-2241.
-
Y.-H. Shen. Chemosphere, 2001 ;44:989-995.
-
E.P. Giannelis, Adv. Mater. 8 (1996) 29-35.
-
H.R. Dennis, D.L. Hunter, D. Chang, S. Kim, J.L. White, J.W. Cho, D.R. Paul. Polymer, 2001;42:9513-9522.
-
X. Kommann, H. I.indberg, L.A. Berghmd, Polymer42 (2001) 1303-1310.
-
T.D. Fomes; D.R. Paul. Formation and properties of nylon 6 nanocomposites. Polimeros vol.13 no.4 Sao Carlos Oct./Dec. 2003.
-
D. Voulgaris, D. Petridis. Polymer, 2002;43:2213-2218.
-
H.-L. Tyan, Y.-C. Liu, K.-H. Wei. Polymer, 1999;40:4877-4886.
-
Davis CH, Mathias LJ, Gilman JW, Schiraldi DA, Shields JR, Trulove P, Sutto ТЕ, Delong HC. J Polym Sci, Part B: Polym Phys 2002,40:2661.
-
Morgan AB, Gilman JW. J Appl Polym Sci 2003;87:1329.
-
John N. Hay and Steve J. Shaw. Organic-inorganic hybridssthe best of both worlds? Europhysics News (2003) Vol.34 No.3.
-
Chang JH, An YU, Sur GS. J Polym Sci Part B: Polym Phys
-
2003;41:94.
-
Chang JH, Park DK, Ihn KJ. J Appl Polym Sci 2002;84:2294.
-
Pinnavaia TJ. Science 1983; 220:365.
-
Messersmith PB, Giannelis EP. Chem Mater 1993;5:1064.
-
Vaia RA, Ishii H, Giannelis EP. Adv Mater I996;8:29.
-
Gilman JW. Appl Clay Sci 1999,15:21.
-
Fukushima Y, Okada A, Kawasumi M, Kurauchi T, Kamigaito O. Clay
-
Miner 1988,23:27.
-
Akelah A, Moet A. J Mater Sci 1996,31:3589.
-
Vaia RA, Ishii H, Giannelis EP. Adv Mater I996;8:29.
-
Vaia RA, Jandt KD, Kramer EJ. Giannelis EP. Macromolecules
-
1995;28:8080.
-
Greenland DG. J Colloid Sci 1963; 18:647.
-
Chang JH, Park KM. Polym Engng Sci 2001 ;41:2226.
-
Greenland DG. J Colloid Sci 1963;IS:647.
-
Chang JH, Seo BS, Hwang DH. Polymer 2002,43:2969.
-
Vaia RA, Jandt KD, Kramer EJ: Giannelis EP. Macromolecules
-
1995;28:8080.
-
Fukushima Y, Okada A, Kawasumi M, Kurauchi T, Kamigaito O. Clay Miner I988;23:27.
-
Чвалун С.Н. // Природа. - 2000. - № 7.
-
Brinker C.J., Scherer G.W. Sol-Gel Science. Boston, 1990.
-
Mascia L, Tang T. Polymer 1998;39:3045.
-
Tamaki R, Chujo Y. Chem Mater 1999;11:1719.
-
Serge Bourbigot e.a. Investigation of Nanodispersion in Polystyrene-Montmorillonite Nanocomposites by Solid-State NMR. Journal of Polymer Science: Part B: Polymer Physics, Vol. 41,3188-3213 (2003).
-
O.B. Lednev, A.A. Kaladjian, M.A. Mikitaev, M.A. Tlenkopatchev. New polybutylene terephtalate and organoclay nanocomposite materials. // Тез. докл. International Conference Polymer materials 2005, Mexico, 2005.
-
Третьяков A.O. Полимерные нанокомпозиты — материалы XXI века // Оборудование и инструмент для профессионалов. - 2003. - № 02(37)
-
Сергеев Г.Б. Размерные эффекты в нанохимии // Рос. хим. ж. (Ж. Рос. хим. об-ва им. Д.И.Менделеева). - 2002. - Т. XLVI, № 5.
-
Ломакин СМ., Заиков Г.Е. // Высокомолек. соед. Б. - 2005. - Т. 47. № 1. - С. 104-120.
-
Xu Н, Кио SW, Lee JS, Chang FC. Macromolecules 2002;35:8788.
-
HaddadTS, Lichtenhan JD. Macromolecules 1996;29:7302.
-
Mather PT, Jeon HG, Romo-Uribe A, Haddad TS, Lichtenhan JD. Macromolecules 1996;29:7302.
-
Hsu SLC, Chang КС. Polymer 2002;43:4097.
-
Chang JH, Seo BS, Hwang DH. Polymer 2002;43:2969.
-
Fornes TD, Yoon PJ, Hunter DL, Keskkula H, Paul DR. Polymer 2002;43:5915.
-
Chang JH, Seo BS, Hwang DH. Polymer 2002;43:2969.