Исследование влияния золь-гель процесса гидролитической поликонденсации алкоксисиланов на структуру и свойства композитов (1091664)
Текст из файла
На правах рукописиСКВОРЦОВ Иван ЮрьевичИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ЗОЛЬ-ГЕЛЬГЕЛЬ ПРОЦЕССАГИДРОЛИТИЧЕСКОЙСКОЙ ПОЛИКОНДЕНСАЦИИ АЛКОКСИСИЛАНОВНА СТРУКТУРУ И СВОЙССВОЙСТВАТВА КОМПОЗИТОВ НА ОСОСНОВЕОТВЕРЖДАЮЩИХСЯ ТЕРМОТЕРМОРЕАКТИВНЫХРЕАКТИВНЫХ СВЯЗУЮЩИХ.СВЯЗУЮЩИХ05.17.06 - Технология и переработка полимеров и композитовАВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание ученой степеникандидата химических наукМосква 2011г.Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Московский государственныйтвенный университеттонких химическихих технологий имени М.В. Ломоносова» на кафедре «ХимияХимия итехнология переработки пластмасс и полимерных композитов».композитовНаучный руководитель:докторктор химических наукнаук, профессорКандырин Леонид БорисовичОфициальные оппоненты:доктор технических наук, профессорКоврига Владислав Витальевичкандидат химических наук, в.н.с.н.с.Герасимов Владимир КонстантиновичВедущая организация:Учреждение Российской академии наук ОрденаТрудового Красного Знамени Институтнефтехимического синтеза им.
А.ВА.В.ТопчиеваТопчиева РАНЗащита состоится «19»» декабря 2011г. в 16 часов в ауд. ____ на заседаниидиссертационного советаа Д212.120.07Дпри ФГБОУ ВПО «МосковскМосковский государственный университет тонких химических технологий имени ММ.В.В ЛомоносЛомоносова», по адресу: 119831, г. МоскваМосква, улул. Малая ПироговскаяПироговская, д.д 1.С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МосковскогоМосковско государственного университета тонкихтонк химических технологий имени М.В.М В ЛомоносоваЛомоносова,проспект Вернадского, д. 86, МИТХТ им.им М.В.М В Ломоносова.ЛомоносоваАвтореферат разослан «____» ноября 2011г.Отзывы и замечания по автореферату в двух экземплярахэкземплярах, заверенные печатью,печатьпросьба высылать по вышеуказанному адресу на имя учёного секретаря диссертационного совета.Учёный секретарь диссертационного совета Д212.120.07,Доктор физико-математическиматематических наук, профессор2Шевелев В.В.ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность работыВпоследниегодырастетинтерескразработкеполимерно-композиционных материалов (ПКМ), с содержанием частиц нанометровогоразмера.
Получение таких композитов возможно несколькими способами:– синтезом частиц наполнителя, еще на стадии формирования самого композита напрямую в отверждающейся олигомерной матрице (золь-гель процесс),– введением уже готового наполнителя нанометрового размера в полимернуюматрицу,– введением ограниченно растворимых полимерных добавок с получением частиц нанометрового размера за счет микрофазового разделения при охлаждениирастворов термопластов или взаимного отверждения смесей олигомеров.Основным достоинством первого метода является изначально равномерное распределение частиц в объеме матрицы, происходящее из самого способаполучения модификатора, становящегося наполнителем, а недостатком сложность подбора оптимальных технологических параметров и начальной концентрации алкоксидов. Во втором случае основными достоинствами метода, являются известные состав и свойства модификатора, а недостатком – трудностьравномерного диспергирования модификатора, особенно при его малых концентрациях.
Третий метод обладает теми же достоинствами и недостатками чтои первый, но в отличие от органо-неорганических смесей, характеризуется более крупными размерами частиц выпавшей фазы, за счет большого размера полимерных молекул.Анализ публикаций показал, что в настоящее время внимание исследователей привлекает диапазон концентраций от 1 до 10 – 20% модификаторов нанометрового размера. Работы в этой области активно проводятся, и их предварительные результаты свидетельствуют об актуальности систематических исследований в этом направлении. Большинство экспериментальных работ примодификации малыми и сверхмалыми добавками проводятся с углеродныминанотрубками (УНТ), а получение и исследование нанометровых частиц золь3гель методом осуществляются в низкомолекулярных жидкостях.
Систематические исследования по получению и исследованию свойств композитов сосверхмалыми концентрациями модификаторов, образующих частицы наполнителя золь-гель методом в вязкой, отверждающейся матрице, не проводились.Цель диссертационной работы состоит в установлении влияния малыхконцентраций модификаторов, введенных по золь-гель технологии, на структуру и свойства композитов на основе термореактивных связующих.Основные задачи.1.
Получение композитов, содержащих модификаторы в диапазоне концентраций менее 1%, и исследование их физико-механических свойств.2. Разработка математической модели процессов образования и роста частиц при получении композитов золь-гель методом.3. Исследование влияния типа модификатора и его концентрации, температуры термообработки, типа матрицы на структуру и свойства композитов.Научная новизнаПроведено экспериментальное исследование влияния начальной концентрации, типов алкоксидов и связующих при различных режимах отвержденияна физико-механические свойства композитов на основе термореактивных отверждающихся связующих и установлено, что введение алкоксисиланов в малых концентрациях (менее 1%) приводит к увеличению физико-механическихпоказателей композитов.Разработана математическая модель образования и роста частиц, формирующихся золь-гель методом при фазовом распаде в метастабильной области,учитывающая начальную концентрацию и тип алкоксида, тип матрицы и кинетику её отверждения.Проведено численное моделирование процессов получения композитовзоль-гель методом, показавшее концентрационные пределы добавок алкоксидов(менее 1%) при которых формируются частицы нанометрового размера.
Это4согласуется с экспериментальными данными полученными методом электронной микроскопии.Практическая значимостьПоказано наличие экстремального изменения прочностных характеристиккомпозитов, при изменении концентрации модификаторов введенных в малых исверхмалых количествах (0,1 – 1%). Получены образцы, обладающие улучшенными эксплуатационными характеристиками, такими как модуль упругости,прочность при различных видах нагружения, ударная вязкость, температурастеклования.Разработана математическая модель, позволяющая оценивать влияние типов модификатора и матрицы, начальной концентрации модификатора, параметров отверждения, т.е.
технологических параметров при получении образцов, наструктуру композитов и их физико-механические свойства.Результаты работы могут быть использованы для выдачи рекомендаций посозданию технологии получения и переработки нанокомпозиционных материалов различного типа, полученных по золь-гель методу, на основе различных олигомеров (полимеров) и ограниченно растворимых активных модификаторов.Достоверность результатов подтверждена большим объемом полученных экспериментальных данных, их статистической однородностью, устойчивойкорреляцией результатов расчета и эксперимента при варьировании технологических параметров, согласованных с данными, полученными другими исследователями.Автор выносит на защиту• Результаты экспериментальных исследований по влиянию малых концентрациймодификаторов, вводимых по золь-гель технологии, на физико-механическиесвойства композитов.• Математическую модель, описывающую кинетику возникновения и роста частицв зависимости от начальной концентрации, типов матрицы и модификатора.5• Результаты расчетов кинетики процессов формирования и отверждения частиц,итоговых законов распределения частиц по размерам в полученных композитах.• Экспериментальные данные по влиянию температуры термообработки нафизико-механические свойства композитов.• Данные, полученные при исследовании свойств композитов, наполненныхуглеродными нанотрубками, введенными в том же диапазоне концентраций.Апробация работыОсновные результаты работы были изложены на международных и национальных конференциях: III Международная конференция по коллоидной химии ифизико-химической механике (Москва, 2008); I Всероссийская конференция«Многомасштабное моделирование процессов и структур в нанотехнологиях»(Москва, 2008); X Международная конференция по химии и физикохимии олигомеров, «Олигомеры X» (Волгоград 2009).ПубликацииМатериалы диссертации опубликованы в 5 печатных работах, из них 2 статьи в рецензируемых журналах [1-2] и 3 тезиса докладов [3-5].Личный вклад автораСодержание диссертации и основные положения, выносимые на защиту,отражают персональный вклад автора в опубликованные работы.
Подготовка кпубликации полученных результатов проводилась совместно с соавторами, причем вклад диссертанта был определяющим. Все представленные в диссертациирезультаты получены лично автором.Структура и объем диссертацииДиссертация состоит из введения, 4-х глав основного содержания, заключения и библиографии. Работа изложена на 122 страницах, включая 44 рисунка,8 таблиц, 116 наименований литературных источников.ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫВо введении обоснована актуальность темы диссертации и практическаязначимость направления работы.6Глава 1. Структура и свойства композитов полученных по золь-гельтехнологии (Обзор литературных источников)В обзоре источников представлен анализ научно-технической литературыпо структуре и свойствам ПКМ, полученных золь-гель методом.
Проанализированы математические модели, описывающие механизмы образования и конечную структуру композитов. Рассмотрен вопрос получения композитов, модифицированных малыми добавками углеродных нанотрубок. Анализ изученных данных показал перспективность и актуальность выбранного направленияисследований, в то же время – отсутствие работ, посвященных созданию и детальному изучению свойств ПКМ на основе отверждающихся термореактивныхсвязующих с малыми добавками алкоксидов, преобразующихся в результатезоль-гель процесса в наполнитель нанометрового размера.Глава 2.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
