Диссертация (1090444), страница 8
Текст из файла (страница 8)
Метод создания образцов(реплик) подробно расписан в работе [92]. Для повышения качествамикрофотографийсколананокомпозитовбылопримененаметодикатравления поверхности образцов в кислородной плазме высокочастотноготлеющего разряда (время травления 40 мин). Для дальнейшего изучениянадмолекулярнойструктурыобъектовнаповерхностиобработаннойкислородной плазмой формировалась платиново-углеродная реплика в48вакуумной установке термическим способом.проводилидляНапыление платиныувеличения контраста изображения, затем наносилиуглеродную пленка.
После этого с образца с помощью желатина снималиреплику, желатин удаляли раствором роданистого аммония. Репликапромывалась в дистиллированной воде и помещалась на медную сетку,которая служила подложкой образца для электронной микроскопии. Образецпомещали в микроскоп E301 Phillips (Нидерланды)** для исследованияструктуры при разных увеличениях.** Автор выражает благодарность д.х.н., проф.
Чалых А.Е. и сотрудникам лаборатории структурноморфологических исследований ИФХ и Э им. А. Д. Фрумкина за помощь в исследовании морфологииструктуры эпоксинанокомпозитов.2.10Определениефизико-механическиххарактеристикэпоксидных полимеров и эпоксинанокомпозитовИзготовление образцов.Бездефектныеобразцыдляпроведенияфизико-механическихиспытаний эпоксинанокомпозитов и эпоксидных полимеров получалиметодом заливки жидкого связующего во фторопластовые формы споследующей механической обработкой.
После заливки образцов, формывыдерживались под вакуумом (разряжение минус 608 мм.рт.ст.) в течении 40минут.Всеобразцыбылиизготовленысогласносоответствующимтребованиям ГОСТ. Отверждение образцов проводили при температуре 25 ºСв течение 24 часов, затем подотвержденные образцы подвергалисьтермообработке в течение 8 часов при 80 ºС.Определение ударной вязкости по Шарпи (без надреза) проводили всоответствии с ГОСТ 4647-80.Испытание образцов при сжатии проводили в соответствии с ГОСТ4561-82.492.11 Определение степени отверждения эпоксидныхх полимерови эпоксинанокомпозитовОтверждениеэпоксидныхолигомеровиэпоксинанокомпозитовпротекает с нарастанием вязкости до точки гелеобразования (системаперестает течь), которая соответствует определенной степени отверждения. Собразованием высоковязкой трехмерной пространственной сетки процесссшивкирезкозамедляется,заканчиваетсявследствиепереходитисчерпаниявдиффузионнуюфункциональныхобластьгруппииливозникновению стерических препятствий для их взаимодействия.
Вполученномполимеренизкомолекулярныеостаютсявещества,мономеры,экстрагентах [93]. Метод оценкизаключаетсявопределениинепрореагировавшиеспособныегруппы,растворятьсявстепени отверждения эпоксиполимеровсодержаниявеществ,экстрагируемыхрастворителями.Обработка результатовСтепень отверждения «n» вычисляют по следующей формуле:nm1 m2 100% ,m1где m1 – масса навески до экстракции, m2 - масса навески послеэкстракции.50ГЛАВА 3 ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВСТРУКТУРООБРАЗОВАНИЯ И АГЛОМЕРАЦИИ НАНОЧАСТИЦ ИИХ ВЛИЯНИЯ НА КОМПЛЕКС ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВЭПОКСИДНЫХ НАНОДИСПЕРСИЙ ИЭПОКСИНАНОКОМПОЗИТОВ3.1 Исследование структуры дисперсий наночастиц в ЭО иморфологии структуры отвержденных эпоксинанокмпозитовСвойства полимерных композиционных материалов и нанокомпозитовдисперсной структуры определяются ее параметрами, составом и выборомисходных компонентов.Основной проблемой при использовании наночастицявляется ихравномерное распределение на наноразмером уровне в высоковязкихжидкостях.
В связи с этим изучение процессов агломерации и распределениянаночастиц углеродной и оксидной природы в жидких ЭО и отвержденныхэпоксинанокомпозитах является одной из приоритетных задач.Изучали влияние концентрации наночастиц разной природы, формы,размеровна структурообразование в нанодисперсиях, их агрегативнуюустойчивость и размеры агломератов в ЭО марки DER-330 и ЭД-20.Для распределения наночастиц в ЭО была использована методикаописанная в главе 2 (стр.
39). Структуру нанодисперсий и размеры ихагломератов в эпоксидных олигомерах оценивали оптическим методом поспектрам мутности с использованием колориметра КФК-2 и кривой Геллера,как принято в коллоидной химии для исследования ультрадисперсныхчастиц[88-90].Метод определения размера частиц по спектрам мутности основан наэкспериментальном определении оптической плотности при различныхзначениях длины волны падающего света. Из приведенных зависимостей(Рисунок 3.1-3.7) были определены значения параметра χстепени,зависящийотрадиусаrсветорассеивающей(показательчастицы)с51последующейоценкойразмерачастицспомощьюспециальнойградуировочной кривой Геллера χ(r) (Рисунок 2.2, Глава 2).
Величина χопределяетсякактангенсугланаклонапрямой,соответствующейзависимости ln D от –ln λ (где D - это оптическая плотность дисперсии, а λ –длина волны падающего света)[90]. В ходе исследований было установлено,что нанодисперсии на основе DER-330 и ЭД-20 сохраняют устойчивость втечение 1 месяца в концентрационном интервале от 0,0025 до 0,5 об.%.а)б)г)в)д)Рисунок 3.1 - Логарифмическая зависимость оптической плотности от длиныволны света падающего на дисперсию. DER-330 + Астралены «В»концентрации наночастиц: 0,01 об.% (а), 0,05 об.%(б), 0,1 об.%(в), 0,25об.%(г), 0,5 об.%(д)1- DER-330 + наночастицы, 2) DER-33052а)б)в)г)д)Рисунок 3.2 - Логарифмическая зависимость оптической плотности от длиныволны света падающего на дисперсию.
DER-330 + МУНТ концентрациинаночастиц: 0,001 об.% (а), 0,005 об.%(б), 0,025 об.%(в), 0,1 об.%(г), 0,25об.%(д)1- DER-330 + наночастицы, 2) DER-330а)б)в)53г)д)Рисунок 3.3 - Логарифмическая зависимость оптической плотности от длиныволны света падающего на дисперсию. DER-330 + БС-50 концентрациинаночастиц: 0,01 об.% (а), 0,025 об.%(б), 0,05 об.%(в), 0,1 об.%(г), 0,25об.%(д)1- DER-330 + наночастицы, 2) DER-330а)б)г)в)д)Рисунок 3.4 - Логарифмическая зависимость оптической плотности от длиныволны света падающего на дисперсию.
DER-330 + БС-100 концентрации54наночастиц: 0,005 об.% (а), 0,0025 об.%(б), 0,01 об.%(в), 0,05 об.%(г), 0,25об.%(д)1- DER-330 + наночастицы, 2) DER-330а)б)в)г)д)Рисунок 3.5 - Логарифмическая зависимость оптической плотности от длиныволны света падающего на дисперсию. DER-330 + БС-120 концентрациинаночастиц: 0,005 об.% (а), 0,01 об.%(б), 0,025 об.%(в), 0,05 об.%(г), 0,25об.%(д)1- DER-330 + наночастицы, 2) DER-330а)б)в)55г)д)Рисунок 3.6 - Логарифмическая зависимость оптической плотности от длиныволны света падающего на дисперсию. ЭД-20 + МУНТ концентрациинаночастиц: 0,005 об.% (а), 0,01 об.%(б), 0,02 об.%(в), 0,1 об.%(г), 0,25об.%(д)1)ЭД-20 + наночастицы, 2) ЭД-20а)б)г)в)д)Рисунок 3.7 - Логарифмическая зависимость оптической плотности от длиныволны света падающего на дисперсию.
ЭД-20 + Астрален «В» концентрации56наночастиц: 0,005 об.% (а), 0,025 об.%(б), 0,125 об.%(в), 0,25 об.%(г), 0,5об.%(д)1- ЭД-20 + наночастицы, 2) ЭД-20а)б)в)г)д)Рисунок 3.7 - Логарифмическая зависимость оптической плотности от длиныволны света падающего на дисперсию. ЭД-20 + БС-50 концентрациинаночастиц: 0,005 об.% (а), 0,025 об.%(б), 0,05 об.%(в), 0,2 об.%(г), 0,5об.%(д)1)ЭД-20 + наночастицы, 2) ЭД-20Используя данные полученные из рисунков 3.1-3.7 были определеныразмеры агломератов наночастиц в эпокидных олигомерах марко DER-330 иЭД-20ипостроенызависимостиихдиаметровотконцентрациинанонаполнителей (рисунок 3.8-3.9).57а)б)г)в)д)Рисунок 3.8 - Зависимость размера агломератов наночастиц (dаг) МУНТ (а),Астрален «Б» (б) и БС-50 (в), БС-100 (г), БС-120 (д) в DER-330 отсодержания нанонаполнителяа)б)в)Рисунок 3.9 - Зависимость размера агломератов наночастиц (dаг) МУНТ (а),Астрален «Б» (б) и БС-50 (в) в ЭД-20 от содержания нанонаполнителя58Длявсехисследованныхнаночастицпоказано,чтопутемпредлагаемого метода смешения и получения нанодисперсий в ЭО,наночастицы при малых концентрациях удается распределить до размера:80нм (для МУНТ и БС-50) и90 нм (для Астраленов типа В) приконцентрациях наночастиц не более 0,005 об.%.С увеличением содержания наночастиц в ЭО от 0,0025 до 0,5 об.
% привведении МУНТ происходит агломерация и диаметр агломерата возрастает с80 нм до 400 нм, Астралена типа «В» с 90 до 390 нм, БС-50 с 80 до 380 нм,БС-100 с 80 до 390 нм и БС-120 с 60 до 390 нм. При введениинанонаполнителей в ЭО марки ЭД-20 в концентрационном интервале от0,0025 до 0,5 об. % агломерация наночастиц и диаметр агломерата возрастаетс 95 нм до 400 нм (МУНТ), с 90 до 400 нм (Астраленов типа «В») и с 100 до390 нм (БС-50).Таким образом, распределить наночастицы в ЭО на наноуровне (до100нм) можно только в области малых концентраций наночастиц– до0,005об. % (МУНТ и БС-50) и до 0,01 об.% (Астралены «В»).Кинетикаизменениядиаметраагломератовизнаночастицвнаодисперсии ЭО (рисунки 3.8, 3.9 а-д) зависит от концентрации наночастиц(от 0,0025 до 0,5 об.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
