Технические решения для промышленности
Закрыть
Технические решения для промышленности
Технологии

Пластики, эластомеры и нанокомпозиты. Нанокомпозиты. Часть 15

24 июля 2020
Пластики, эластомеры и нанокомпозиты. Нанокомпозиты. Часть 15

Модификация, то есть введение наполнителей или армирующих элементов, изменяет все свойства полимеров в меньшей или большей степени. Модификация обычно нацелена на определенное свойство, чаще всего жесткость, прочность или ударную вязкость, которая действительно улучшается, но другие свойства могут ухудшаться одновременно. Как следствие, свойства всегда должны быть оптимизированы для получения требуемой производительности. Нанокомпозиты часто предназначены для структурных применений, и основной целью модификации является улучшение механических свойств; как следствие, большое внимание уделяется изучению и моделированию последних.

Другие характеристики композитов исследуются гораздо реже, и делается сравнительно мало попыток описать их композиционную зависимость моделями. Одной из характеристик, упомянутых довольно часто в отношении слоистых силикатных нанокомпозитов, является температура теплового отклонения (HDT) или, проще говоря, термостойкость: за пределами этой температуры материал может претерпевать необратимые изменения в химической структуре. И это свойство тесно связано не только с изменением химическое состава, но и с жесткостью материала. Стоимость является важным атрибутом каждого инженерного материала и уменьшается с увеличением содержания наполнителя в традиционных композитах, но обычно увеличивается в нанокомпозитах. Более того, снижение цен на полимеры и увеличение стоимости компаундирования делают любой композит конкурентоспособным, только если его технические преимущества используются в полной мере.

Пластики, эластомеры и нанокомпозиты. Нанокомпозиты. Часть 15

Введение любого армирования может изменить внешний вид продукта (цвет, поверхность) или повлиять на стабильность соединения. Теплоемкость, теплопроводность, усадка и диэлектрические свойства можно количественно описать с помощью моделей, используемых для описания зависимости модуля от состава. Наполнители и армирующие вещества влияют на барьерные свойства полимеров: проницаемость газов и паров уменьшается с увеличением содержания наполнителя. Ожидается, что слоистые силикаты улучшат это свойство в достаточной степени, и одним из их потенциальных применений считается упаковка – производство материалов с улучшенными барьерными свойствами. Существуют модели для описания этого явления, которые учитывают извилистость диффузионного пути, и два свойства должны быть специально упомянуты здесь.

Пластики, эластомеры и нанокомпозиты. Нанокомпозиты. Часть 15

Присущая многим пластмассам огнеопасность является одним из их основных недостатков, и применение огнезащитных средств требуется сегодня в большинстве случаев, особенно в строительстве или на транспорте. Традиционные галогеновые / сурьмяные антипирены очень эффективны, но их использование будет запрещено в ближайшем будущем по соображениям охраны окружающей среды и здоровья. Было показано, что и слоистые силикаты, и УНТ (углеродные нанотрубки) снижают воспламеняемость пластмасс. Хотя они не могут обеспечить спецификацию V0 для полимера как отдельной добавки, они значительно увеличивают огнестойкость в сочетании с традиционными антипиренами. Полимеры в основном изоляторы с удельным поверхностным сопротивлением около 1014-1018.

Существуют приложения, которые требуют определенной проводимости, такие как воздуховоды в шахтах, трубы для транспортировки растворителя, защита от электромагнитных помех (EMI) и некоторые другие области. Проводимость обычно достигается путем введения проводящих наполнителей. Традиционно в таких применениях используются специальные проводящие сажи или металлические наполнители, но в последнее время ведутся интенсивные исследования по использованию углеродных нановолокон или нанотрубок для этой цели. Проводимость постепенно увеличивается при определенном содержании добавки, и утверждается, что порог перколяции для нанонаполнителей намного меньше, примерно на несколько десятых процента по массе, чем для традиционных наполнителей. Это утверждение полностью подтверждается результатами исследователей. Порог перколяции специальной электропроводящей сажи в поликарбонате составляет около 8%, в то время как с использованием одностенных нанотрубок уже менее 1% в том же полимере. Такое поведение можно описать, и зависимость проводимости от состава можно смоделировать с помощью теорий протекания.

Пластики, эластомеры и нанокомпозиты. Нанокомпозиты. Часть 15

Одной из первых целевых областей для слоистых композитов на основе силиката и УНТ было их использование в качестве несущих элементов полимерных структур. Серьезные препятствия были встречены во время производства деталей с желаемыми свойствами по причинам, описанным в предыдущих разделах, то есть трудности с контролем структуры, дисперсии, ориентации, адгезии и, что не менее важно, цены. Хотя некоторые компании за последнее десятилетие объявили, что используют по несколько десятков (в отдельных случаях — сотен) тонн нанокомпозитов в год, однако сравнение этого довольно большого количества с объемами традиционных полимеров пока не слишком существенно. Нанокомпозиты могут использоваться в качестве структурных элементов в определенных областях, но реальные потенциалы этих материалов находятся в специальном, нишевом применении. В предыдущих разделах мы уже упоминали об их использовании в качестве добавок в огнестойких упаковках или в качестве проводящих наполнителей для придания пластикам антистатического или проводящего характера. В следующей и последней части по нанокомпозитам мы упомянем три потенциальных области: мембранные технологии, а также медицинские приложения и электронику.

Пластики, эластомеры и нанокомпозиты. Нанокомпозиты. Часть 15

Для получения более полной информации, надо обратиться к нашим специалистам по телефону
+7 (495) 268-0242, или почте info@nomitech.ru, они окажут помощь в подборе необходимого оборудования, которое будет соответствовать вашим требованиям как в части технических характеристик, так и в ценовом плане.

комментарии
Комментариев нет

Прежде, чем Вы сможете добавить свой комментарий, он будет проверен администратором.
вернуться назад