Алюмосиликатные нанотрубки в полимерных композиционных материалах




Скачать 40.21 Kb.
НазваниеАлюмосиликатные нанотрубки в полимерных композиционных материалах
Дата публикации05.04.2013
Размер40.21 Kb.
ТипДокументы
uchebilka.ru > Химия > Документы
УДК 544.16
К.х.н. С.Я. БРИЧКА, Л.Ю. КОТЕЛ, к.х.н. А.В. БРИЧКА
Институт химии поверхности им. А.А. Чуйко НАН Украины, Украина, г. Киев
АЛЮМОСИЛИКАТНЫЕ НАНОТРУБКИ В ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛАХ
Приведены данные о синтезе полимерных композиционных материалов с использованием алюмосиликатных нанотрубок.

Ключевые слова: нанотрубки, алюмосиликаты, галлоизит, имоголит, композиционные материалы.
Природные алюмосиликатные нанотрубки галлоизит (ГНТ) и имоголит (ИмНТ), состав которых отображен химическими формулами Al2Si2O5(OH)4 и (OH)3Al2O3SiOH, преимущественно имеют частицы с трубчатой структурой. Галлоизит со слоистой структурой состоит из двух сеток – кремнекислородной тетраэдрической и алюмогидроксилкислородной октаэдрической, которые связаны в единый слой. Имоголитные нанотрубки состоят из изолированных кремнеземных тетраэдров, которые соединены с алюмогидроксилкислородной октаэдрической решеткой. Удельная поверхность галлоизитных нанотрубок составляет 50-60 м2/г, а имоголитных нанотрубок – 200-500 м2/г и может достигать 1000 м2/г [1, 2].

На внешней поверхности галлоизитов размещены преимущественно силоксановые группы, а на внутренней – алюминольные. Внешняя поверхность имоголитов, напротив, состоит из алюминольных функциональных групп. В дефектах структуры и на сломах нанотрубок формируются силанольные и алюминольные функциональные группы. ИмНТ в отличие от галлоизитных нанотрубок удалось синтезировать в лабораторных условиях. Глины и цеолиты давно выпускаются в больших количествах и используются в строительстве, медицине, адсорбции, катализе, в производстве полимеров и других сферах. Алюмосиликатные нанотрубки активно тестируют в качестве наполнителей в полимерных материалах. Наноразмерные компоненты композиционных материалов улучшают их свойства. При внедрении наполнителя в полимер обычно модифицируют его поверхность для увеличения взаимного сродства. Глины преимущественно модифицируют силанами и четвертичными аминами, что приводит к значительному увеличению прочности нанокомпозиционных материалов. Прививка органосилоксана происходит на дефектах внешней поверхности нанотрубок, краях алюмосиликата с участием Si-OH, Al-OH групп и алюминольных групп в полостях трубок.

При получении наполненного полипропилена галлоизитные нанотрубки обрабатывали четвертичными аминами и смешивали с пропиленом. Наноразмерность нанотрубок предопределяет высокую дисперсность и равномерность распределения наполнителя в полимерной матрице. Механические свойства материала улучшались, что связано с удлиненной формой наполнителя. Синтезировали композиты полипропилен и нейлон, наполненные галлоизитными нанотрубками, с целью определения противовоспламеняющих свойств материалов. Термическая стабильность нанокомпозитов оказалась выше, чем исходных полимеров из-за образования термического изоляционного барьера во время нагревания, который препятствует быстрому воспламенению. Из поливинилового спирта получали пленки, наполненные ГНТ. Наполнитель существенно снижал скорость кристаллизации и увеличивал термическую стабильность синтезированных нанокомпозитов.

Природные алюмосиликатные нанотрубки модифицировали силаном и внедряли в матрицу эпоксидной смолы. При этом повышался модуль упругости и обратимая деформация смолы. Удалось также синтезировать эпоксидные композиты с улучшенной в четыре раза ударной вязкостью. Прочность на разрыв нанокомпозитов увеличивалась на 50%. Карбоксилированную стирен-бутадиеновую резину готовили из суспензии ГНТ и полимерного предшественника. Резину вулканизировали при 150°С и получали нанокомпозит. Формирование водородных связей способствует увеличению модуля упругости и прочности материала. При добавлении метакриловой кислоты и метакрилата цинка при синтезе композита стирен-бутадиен/ГНТ между его компонентами возникает дополнительное связывание, что повышает предел прочности композита в три раза.

Синтезировали нанокомпозит этиленпропилендиен/ГНТ. Материал проявлял улучшенные прочностные и характеристики относительного удлинения, уменьшалась способность к воспламенению. Синтез материалов со «сквозной» прошивкой нанотрубками значительно увеличил прочностные характеристики композитов. Вероятно, между галлоизитными нанотрубками и полимерами образуются ковалентно-ионные химические связи. С использованием галлоизитных нанотрубок получили бумагу, которая имела повышенную пористость, что очень важно для качественной печати. Синтезированы также нанокомпозиционные материалы акрилат/ГНТ и полистирен/ГНТ.

Имоголитные нанотрубки хорошо диспергируются в слабокислой водной среде за счет внешних алюминольных групп, а в гидрофобной среде плохо. ИмНТ модифицировали двухосновными фосфокситэтилметакрилатами и вводили в полимер. Удалось улучшить некоторые механические свойства композитов до 50%. Синтезировали прозрачные гибридные пленки с использованием синтетических имоголитных нанотрубок и водорастворимого поли(n-фенилена). В УФ спектрах полученных пленок наблюдался сдвиг максимума пика по сравнению с однокомпонентным полимером. Для полученного нанокомпозита поливиниловый спирт/имоголитные нанотрубки температура размягчения увеличилась по сравнению с исходным материалом. Синтезированы гибридные пленки поливиниловый спирт/имоголит с высокой степенью прозрачности, при этом повышался модуль эластичности и температура деформации. Получены также материалы полиметилметакрилат/имоголит и энзим/имоголит из имоголитных нанотрубок, модифицированных фосфорной кислотой [3].

Таким образом, удлиненная форма, наноразмерность галлоизитных и имоголитных нанотрубок предопределяют перспективы использования их в синтезе полимерных композиционных материалов с улучшенными эксплуатационными характеристиками.

1. С.Я. Бричка. Природные алюмосиликатные нанотрубки: структура и свойства // Наноструктурное материаловедение. - 2009. - №2. - С. 40-53.

2. С.Я. Бричка. Химия имоголитных нанотрубок. Часть 1. Синтез и структура // Катализ и нефтехимия. - 2010. - №18. - С. 58-66.

3. С.Я. Бричка. Химия имоголитных нанотрубок. Часть 2. Синтез и структура // Модифицирование и свойства. - 2011. - №19. - С. 64-70.

Добавить документ в свой блог или на сайт

Похожие:

Алюмосиликатные нанотрубки в полимерных композиционных материалах iconПаспорт специальности
Технологии получения и переработки разных видов полимерных и композиционных материалов

Алюмосиликатные нанотрубки в полимерных композиционных материалах iconНовые электропроводящие добавки для полимерных композиционных материалов
Д. А. Казарин, аспирант, Н. П. Волкотруб, к т н., доцент, М. И. Прилуцкий, ст преподаватель

Алюмосиликатные нанотрубки в полимерных композиционных материалах iconПроявления эффекта синергизма при трении композиционных электролитических
В соответствии с синергетической моделью «концентрационной волны» [1] трибологическое свойство композиционных материалов, в том числе...

Алюмосиликатные нанотрубки в полимерных композиционных материалах iconХарактеристики композиционных материаллов на основе политетрафторэтилена
Ия, работающих в агрессивных средах и в тяжело нагруженных трибосистемах. Птфэ имеет самый низкий и стабильный среди полимерных материалов...

Алюмосиликатные нанотрубки в полимерных композиционных материалах iconVі международная специализированная выставка-конференция «композиты и стеклопластики 2013»
С 24 по 25 апреля в Запорожье в выставочном центре «Козак-Палац» пройдет VІ специализированная выставка-конференция композиционных...

Алюмосиликатные нанотрубки в полимерных композиционных материалах iconИсследование физико-механических свойств полимерных композиций на...
Целью работы является разработка полимерного композиционного материала (пкм) на основе отходов полимерных материалов и сополимера...

Алюмосиликатные нанотрубки в полимерных композиционных материалах iconНовые конструкции полимерных стоек для опор вл в РФ и Украине
Лэп на стоиках из полимерных материалов. Вопрос о необходимости их внедрения на территории Украины и РФ давно обсуждается ведущими...

Алюмосиликатные нанотрубки в полимерных композиционных материалах iconМетоды синтеза композиционных микропрограммных устройств управления...
Для предложенных моделей приведены порождаемые ими структуры и соответствующие методы синтеза. Проведенные исследования показали...

Алюмосиликатные нанотрубки в полимерных композиционных материалах iconParkway professional предлагает новейшие инновационные разработки...
Вам надоело платить за устаревшие технологии XX века и рекламный бюджет производителей и дистрибьюторов?

Алюмосиликатные нанотрубки в полимерных композиционных материалах iconНанесение порошковых полимерных покрытий
Существуют два варианта устройств для нанесения порошковых полимерных покрытий в электрическом поле: с помощью распылителей (рис....

Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
uchebilka.ru
Главная страница


<