Каталог товаров
Каталог продукции Весь каталог >>
Корзина пуста

Пластики, эластомеры и нанокомпозиты. Нанокомпозиты. Часть 2

Пластики, эластомеры и нанокомпозиты. Нанокомпозиты. Часть 2
Иконка

Содержание наполнителя в композитах, может изменяться в широком диапазоне в микрокомпозитах, но согласно общей идее нанокомпозитов, количество наноразмерных наполнителей, используемых в них, намного меньше. Доступны многочисленные модели, которые описывают композиционную зависимость различных композитных свойств. Характеристики состава могут быть предсказаны и оптимизированы с помощью этих моделей. В традиционных микрокомпозитах целью модификации является либо снижение цены, либо улучшение свойств. Нанокомпозиты сильно отличаются от них по нескольким пунктам. Цена на нанонаполнители, включая органофильные силикаты и УНТ (углеродные нанотрубки), высока, поэтому обычные коммерческие применения не могут быть их целью.

Используемые количества являются еще одним вопросом, который необходимо рассмотреть здесь. Хотя нанокомпозиты пока используются в относительно небольших количествах, иногда даже эти количества могут быть слишком большими. Было показано, что свойства изменяются или выравниваются ниже 10% содержания наполнителя, а взаимодействие частиц наблюдается уже при 0,3 %. Наконец, по некоторым причинам большинство нанонаполнителей обычно добавляют вес, хотя объемная доля определяет свойства, как и во всех гетерогенных системах. По крайней мере, моделирование должно быть сделано именно на этой основе. Кажется, что структура наполненных частицами полимеров проста, ведь в большинстве случаев предполагается однородное распределение частиц. Это, однако, происходит редко, и часто в композитах развиваются особые структуры, связанные с частицами. Наиболее важными из них являются агрегация и ориентация частиц анизотропного наполнителя. Структура слоистых силикатных нанокомпозитов также считается довольно простой, и обычно образование интеркалированной и / или расслоенной структуры заявлено в большом количестве исследований.

Картинка

Тем не менее, достаточное количество доказательств показывает, что структура, как правило, намного сложнее, чем предполагалось, и в композитах могут одновременно присутствовать структурные единицы различных масштабов длины. Агрегация является основной проблемой в композитах, содержащих сферические наночастицы, в то время как агрегация и ориентация должны учитываться в тех, которые получены с нанотрубками или волокнами. В композитах взаимодействия частица / частица вызывают агрегацию, в то время как взаимодействие матрица / наполнитель приводит к развитию интерфазы со свойствами, отличными от свойств обоих компонентов. Принципы действительны и для нанокомпозитов. Однако взаимодействия в слоистых силикатных нанокомпозитах являются более сложными. В силикате значительное количество используемого поверхностно-активного вещества и полимера может взаимодействовать в различной степени и различными способами. Силикатные частицы могут агрегировать, полимер может растворять поверхностно-активное вещество, и даже химические реакции могут происходить в композите во время гомогенизации. Большинство из этих вопросов будут подробно рассмотрены в следующих разделах.

Картинка
Иконка

Далее заметим, что гомогенная дисперсия наночастиц является основным условием приготовления нанокомпозитов с приемлемыми свойствами. Параллельное выравнивание армирования с внешней нагрузкой, а также хорошая адгезия являются дополнительными условиями, которые необходимо соблюдать, если частицы являются анизотропными (слоистые силикаты, нанотрубки) и композит используется в несущих нагрузку приложениях. Кроме того, экстенсивное расслоение является дополнительным требованием в слоистых силикатных нанокомпозитах, чего часто трудно достичь, поскольку кинетика расслоения зависит от многих факторов, и структура, образующаяся в процессе, обычно довольно сложна. Сложность структуры и определяющие ее факторы меняются от одного нанокомпозита к другому; таким образом, структура обсуждается в соответствии с типом. Структура нанокомпозитов полимер / слоистый силикат отличается от структуры, полученной с помощью двух других усилений, обсуждаемых здесь, то есть УНТ и сферических нанокомпозитов. Для приготовления слоистых силикатных нанокомпозитов силикат должен быть отслоен – исходные частицы разделены на отдельные слои. Другим отличием является сложность структуры, которая может содержать несколько структурных объектов с разными размерами. Соответственно, структура этих композитов должна рассматриваться и изучаться в очень широком масштабе длины от нанометрового диапазона до микрон.

Существование исходных частиц глины почти никогда не упоминается в исследованиях нанокомпозитов. Из этого факта можно сделать вывод, что частицы не присутствуют в композитах; во время смешивания они распадаются на более мелкие единицы, на интеркалированные структуры или на отдельные частички. Это не слишком удивительно, поскольку в основном для определения характеристик композитов используются рентгеновские дифракционные (XRD) измерения и просвечивающая электронная микроскопия (TEM), которые не обязательно обнаруживают присутствие крупных частиц. Проблема, связанная с использованием дифракции рентгеновских лучей, иллюстрируется схемами, на которых представлен нижний диапазон 2q трассы дифракции рентгеновских лучей двух композитов PP. Хорошо известно, что нанокомпозиты полипропилена не могут быть получены путем простого смешивания в расплаве полипропилена и органофильного силиката. Отслаивание не происходит в этих композитах, и силикат рассеивается в матрице в виде крупных частиц. Чтобы облегчить отслаивание, в комбинацию полипропилена и органофилизированного монтмориллонита (ОММТ) добавляют связующий агент, обычно полипропилен с привитым малеиновым ангидридом или акриловой кислотой (MAPP или AAPP).

Картинка

Соответственно, отражение силиката четко показывается на рентгенограмме композита PP / ОММТ, приготовленного с 2% силиката (модифицированного стеариламином, Nanofil 848) без MAPP. Включение 20% MAPP в тот же композит приводит к полному исчезновению силикатного пика . На основании этих результатов можно утверждать, что исходные частицы исчезли, а силикат полностью отслоился. Такие выводы были сделаны некоторыми группами специалистов из результатов исследований XRD на основе аналогичных следов. Однако некоторые исследования полностью противоречат приведенному выше выводу. Сканирующая электронная микрофотография (SEM), полученная с травленных поверхностей композитов PP / OMMT и PP / OMMT / MAPP, показывает четкую структуру частиц в обоих случаях. Крупные частицы диспергированы в полипропилене в композите PP / ОММТ, не содержащем какого-либо функционализированного полимера, а также границы раздела довольно различны, при этом смачивание и / или адгезия компонентов кажутся довольно плохими. Наличие MAPP явно меняет морфологию.

Картинка
Иконка
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.
Автор

Автор: Александр Костромицкий

Дата: 12 Июл 2020 00:00

Комментариев нет

  Читайте также Полиэтиленовые трубы PipeLife для напорного водоснабжения Определение номинального диаметра конденсатопроводов Полипропиленовые трубы в холодильных установках. Часть 4 Продольные напряжения пластиковых труб. Часть 7 Виды стандартов пластиковых труб. ISO-21138-3: 2007. Часть 12 Вернуться назад
Пройти опрос о качестве сайта