Органо-неорганические нанокомпозиты на основе оксидов металлов и полиолефинов, деформированных по механизму крейзинга (1105647)
Текст из файла
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТимени М.В. ЛомоносоваХИМИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТНа правах рукописиПОЛЯНСКАЯ ВАЛЕРИЯ ВЛАДИМИРОВНАОРГАНО-НЕОРГАНИЧЕСКИЕ НАНОКОМПОЗИТЫ НА ОСНОВЕОКСИДОВ МЕТАЛЛОВ И ПОЛИОЛЕФИНОВ, ДЕФОРМИРОВАННЫХПО МЕХАНИЗМУ КРЕЙЗИНГА02.00.06 – высокомолекулярные соединения, химические науки02.00.01 – неорганическая химия, химические наукидиссертацияна соискание ученой степеникандидата химических наукНаучные руководители:д. х.
н., член-корреспондент РАНВолынский Александр Львовичд. ф.-м. н., член-корреспондент РАЕНДементьев Андрей ИгоревичМОСКВА-2015СОДЕРЖАНИЕСписок сокращений4Введение5Глава 1. Литературный обзор111.1.Основныеметодыполученияоргано-неорганическихгибридных композитов с TiO21.2.11Крейзинг полимеров в жидких средах как метод полученияпористых полимерных матриц181.2.1. Классический крейзинг191.2.2. Делокализованный крейзинг211.3.
Формирование композитов на основе полимерныхматриц, полученных методом крейзингаГлава 2. Экспериментальная часть25332.1.Объекты исследования332.2.Методы исследования34Результаты и обсуждение40Глава 3. Получение, структура и свойства органонеорганических нанокомпозитов с аморфным TiO2403.1. Методы синтеза органо-неорганических нанокомпозитов,содержащих аморфный TiO23.2.Структурно-морфологические исследования композитов сTiO23.2.1.43Фазовое состояние TiO2, сформированного в порахполимерной матрицы.3.2.2.4043Исследование состава аморфного TiO2 в полимернойматрице на примере композита ОПП-TiO24923.2.3.Получение нанокомпозитов полимер-TiO2 разногосостава583.2.4.Распределение TiO2 в полимерных композитах653.2.5.Сорбционные свойства нанокомпозитов полимер TiO2Глава4.72Структурно-морфологическиеисследованиякомпозитов, содержащих кристаллический TiO2854.1.
Кристаллизация TiO2 в порах полимерной матрицы854.2. Характеристикапористойструктурыкомпозитныхматериалов с кристаллическим TiO292Глава 5. Структура и свойства TiO2, полученного выжиганиемполимерной матрицы из композита98Глава 6. Влияние TiO2 на термостабильность полимерныхматриц108Глава 7. Структура и свойства нанокомпозитов ПЭВП-ZnO,полученных методом крейзинга117Метод синтеза полимерных нанокомпозитов, содержащихZnO120Структура нанокомпозитов ПЭВП-ZnO.1237.1.7.2.7.3. Cинтез и структура наностержней ZnOЗаключение131Выводы136Список литературы1381343Список сокращенийПП – полипропиленНПП – неотожженный полипропиленОПП – отожженный полипропиленПЭВП – полиэтилен высокой плотностиААС – адсорбционно-активная средаИПС – изопропиловый спиртИПTi – тетраизопропоксид титанаПЭМ – просвечивающая электронная микроскопияСЭМ – сканирующая электронная микроскопияРЭМ – растровая элетронная микроскопияРФА – рентгенофазовый анализДСК – дифференциальная сканирующая калориметрияТГА – термогравиметрический анализ4ВведениеАктуальность темыВнастоящеевремяоргано-неорганическиеполимерныенанокомпозиты привлекают повышенное внимание благодаря своимуникальным свойствам: механическим, магнитным, оптоэлектронным,химической стойкости, устойчивости к UV-излучению.
Известно, чтокомбинациякомпонентовразличнойхимическойприродыможетприводить к образованию материала с улучшенными характеристиками посравнению с отдельно взятыми составляющими. Влияние наполнителя насвойства композитов зависит от концентрации, размера частиц, степени ихагрегации, а также характера взаимодействия с полимером. В последнеевремя широкое распространение получил новый класс композиционныхматериалов, в которых масштабный уровень размеров индивидуальныхкомпонентов достигает нанометрового диапазона (нанокомпозиты).Среди большого числа нанодисперсных наполнителей полимерныхматрицприполучениикомпозиционныхматериаловпристальноевнимание привлекают к себе диоксид титана (ТiO2) и оксид цинка (ZnO).НанокристаллическиеполупроводникамиТiO2ииобладаютZnOявляютсярядомширокозоннымидостоинств(хорошаяфотокаталитическая активность, высокая химическая и термическаястабильность,нетоксичностьинизкаястоимость).Применениекомпозитов, содержащих наночастицы ZnO и ТiO2, определяется, преждевсего, их фотокаталитическими свойствами (создание солнечных ячеек,УФ-фильтров, газовых сенсоров).Степень разработанности темыПолимерные нанокомпозиты могут быть сформированы путемсмешения компонентов друг с другом (из раствора и расплава) или in situполимеризацией в присутствии наночастиц.
Независимо от способаполучениядлясинтезаполимерногокомпозитасгомогенным5распределением неорганического наполнителя необходимым условиемявляется хорошая совместимость между компонентами системы. Известно,что свойства конечного материала зависят от межфазного взаимодействияматрицы и наполнителя. Низкая степень межфазного взаимодействиягидрофобной полимерной матрицы и гидрофильных частиц наполнителяприводит к агрегированию неорганических частиц, их неравномерномураспределению в объеме полимерной матрицы. Таким образом, плохаяадгезия на границе фаз является следствием ухудшения заявленныхсвойств полимерных нанокомпозитов и ограничивает их эффективноеприменение.
Для решения проблемы в процессе синтеза нанокомпозитоввводят различные стабилизирующиеимодифицирующиедобавки,позволяющие снизить поверхностную энергию на межфазной границе иповысить совместимость полимера и неорганического компонента.Принципиально иной подход к решению проблемы совместимостикомпонентов в полимерных композитах заключается в использовании дляэтой цели полимерных матриц с нанопористой структурой.
Наличие такойструктуры предполагает возможность введения в ее объем второгокомпонента.Проведениереакцийнепосредственновнанопорахполимерных матриц с участием неорганических соединений должноприводить к возникновению нанокомпозитов. Одним из таких методов,приводящих к формированию нанопористой структуры в аморфныхстеклообразныхоснованныйнаикристаллическихявлениикрейзинга.полимерах,Данныйявляетсяспособметод,получениянаноструктурированных пористых полимерных материалов являетсяосновой для синтеза широкого круга различных систем, включаянанокомпозиты с наполнителями, термодинамически несовместимыми сполимерной матрицей. В связи с вышеизложенным настоящая работаявляется актуальной, поскольку связана с разработкой методов полученияи изучением структуры композитов на основе наноструктурированных6полимерныхматриц,неорганическогосформированныхкомпонента(ZnOметодомилиТiO2)крейзинга,безииспользованиядополнительных стабилизирующих и модифицирующих добавок.Цели и задачи работыЦельработынанометровымзаключаласьуровнемвполучениидисперсностинанокомпозитовкомпонентов–сполимеров(полиэтилена высокой плотности, полипропилена), деформированных помеханизму крейзинга, а также вводимых в них ТiO2 и ZnO; исследованииструктурно-морфологическихособенностейисвойствполученныхнанокомпозитов.Для достижения поставленной цели необходимо было решитьследующие задачи: исследовать влияние различных факторов (морфологии, природыполимерной матрицы, методов введения реагентов в полимернуюматрицу) на равномерность распределения TiO2 в композите; установитьособенностиформированияTiО2внанопорахполимерной матрицы в сравнении с TiО2, синтезированным всвободном состоянии; исследовать структурные параметры (удельная поверхность, объемпор, средний диаметр пор) полимерных композитов с TiO 2 методомнизкотемпературной адсорбции азота; оценитьвозможностьиспользованиянаноструктурированнойполимерной матрицы, сформироваенной по механизму крейзинга, вкачестве темплата для получения фотокаталитически активногомезопористого TiО2; исследовать влияние структуры полимерного композита с оксидомцинка, выступающего в качестве полимерной подложки, наморфологию наностержней ZnO;7Научная новизна работыВпервые с использованием явления крейзинга получены полимерныенанокомпозиты на основе матриц полипропилена и полиэтилена высокойплотности с TiО2, содержание которого варьировали от 1 до 65 мас.%.Охарактеризованы параметры пористой структуры синтезированныхкомпозитов (удельная поверхность, объем пор и распределение пор поразмерам).
Показано, что полимерные нанокомпозиты характеризуютсяоткрыто-пористой структурой и проявляют сорбционную активность поотношению к красителям в средах различной полярности.Путемвыжиганияполимернойматрицыизнанокомпозита,сформированного методом крейзинга, получен мезопористый TiO2 вкристаллической модификации анатаз со средним размером кристаллитов~10 нм, пористостью – 0,6-0,9 см3/г, удельной поверхностью – 140 м2/г,который проявляет фотокаталитическую активность по отношению ккрасителю кристаллическому фиолетовому.
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}
