Каталог товаров
Каталог продукции Весь каталог >>
Корзина пуста

Пластики, эластомеры и нанокомпозиты. Нанокомпозиты. Часть 4

Пластики, эластомеры и нанокомпозиты. Нанокомпозиты. Часть 4
Иконка

Расслоение обычно изучается с помощью метода TEM или ПЭМ (просвечивающая электронная микроскопия), который способен обнаруживать также отдельные силикатные слои. В очень немногих публикациях представлены микрофотографии, на которых в полимере диспергированы только отдельные силикатные слои для любой матрицы и особенно для полиолефинов. Обычно в композитах образуются интеркалированные стеки или тактоиды с диапазоном расстояний между «галереями», и такие тактоиды появляются на микрофотографиях. «Очень хорошие» композиты с высокой степенью дисперсии могут содержать структуры силикатов с 3-10 слоями, но даже этого можно достичь только при правильном подборе компонентов и условий обработки. Различные структурные единицы были обнаружены в композитах PP / MMT. Были представлены микрофотографии, демонстрирующие широкий спектр структур, обнаруженных в композитах PP / OMMT / MAPP.

Очень большие и компактные глинистые частицы были обнаружены в композите с 3% силиката и 20% MAPP. Очевидно, распад и интеркаляция находятся на предварительных стадиях для этих частиц. Тем не менее, они обладают относительно широким диапазоном галерейных расстояний. Более свободная структура, помимо большего расстояния между слоями, содержит меньшее количество указанных выше элементов, и на микрофотографии также можно обнаружить больше отдельных слоев. Структуры, наблюдаемые на микрофотографиях ПЭМ, очевидно, зависят от состава, а также от отбора проб, то есть от выбора места, из которого был взят срез. Условия обработки были одинаковыми во всех случаях. Помимо отдельных частиц, в композитах содержатся более крупные силикатные единицы, содержащие до 0,5% силиката и до 60% MAPP. Частицы, как правило, находятся в процессе интеркаляции и полного отслаивания, и степень интеркаляции, то есть расстояние между галереями, изменяется вдоль их длины. Микрофотографии показывают, что интеркаляция и расслоение протекают одновременно в исследованных нанокомпозитах. Приведенные выше данные доказывают, что широкий спектр структурных единиц может образовываться не только в структурах PP / силикат, но и в других композитах; аналогичные структуры были обнаружены, например, в композитах PA / MMT.

Картинка

Теперь поговорим о силикатных сетях. Метод ТЕМ (ПЭМ) определенно подтверждает наличие отдельных силикатных слоев в нанокомпозитах полипропилена, содержащих также МАРР. Было показано, что расслоенные силикатные частицы взаимодействуют друг с другом в водной суспензии, и тип, а также степень взаимодействия зависят от pH воды и количества глины. Непосредственное, «лицевое» взаимодействие приводит к агрегации, тогда как ориентация по краям приводит к образованию силикатной сетчатой структуры. Оба явления наблюдались и в полимерных композитах. Хотя довольно много работ упоминают о создании и существовании такой сети как о возможности, относительно немногие статьи посвящены определению условий, которые могли бы привести к таким структурам, или характеристике самой сети. Образование сети обычно определяют с помощью ПЭМ или анализа результатов реологических измерений по линейным вязкоупругим свойствам нанокомпозитных расплавов. Опубликованные микрофотографии ПЭМ обычно не очень убедительны, но низкочастотный диапазон комплексной вязкости G, а также появление предела текучести явно указывают на значительные изменения в структуре расплава, и, по всей вероятности, относится к формирование силикатной сети.

Картинка
Иконка

В композитах поливинилиденфторид (PVDF) / глина / полиэтилметакрилат (PMMA) ряд учёных наблюдали значительное увеличение модуля накопления в низкочастотном диапазоне с увеличением интеркаляции и / или расслоения и объясняли это явление образованием силикатной сети. Они также обнаружили, что формирование сети значительно увеличивает жесткость в области резинового плато. Хотя ПЭМ не может и не является однозначным доказательством образования силикатной сетки, при очень маленьком силикате и большом содержании MAPP происходит значительное расслоение, и в результате иногда может наблюдаться перекрытие силикатных слоев. Несмотря на убедительную микрофотографию, одного ПЭМ недостаточно для доказательства образования силикатной сети, но вместе с реологией он может предоставить достаточные доказательства для этого. Более того, такие микрофотографии дают косвенные доказательства того, что во время обработки этих материалов происходит значительное расслоение, так как только сильно расслоенные структуры или отдельные слои могут образовывать сеть. Отслаивание и формирование сети, очевидно, зависят от свойств компонентов, состава и условий обработки.

Как было упомянуто выше, наличие силикатной сетки обычно определяется увеличением модуля накопления и комплексной вязкости с уменьшением частоты в небольшом частотном диапазоне спектра. Более ранние исследования материалов, в которых внутренние процессы сопровождаются потерей энергии (диэлектрическая поляризация, механическая деформация), показали, что нанесение двух компонентов динамических вязкоупругих характеристик (диэлектрической проницаемости, вязкости, модуля) друг на друга дает дугообразную кривую, если процесс можно описать одним временем релаксации (график Cole-Cole). Если материал обладает спектром времени релаксации, дуга превращается в полукруг или наклонный полукруг. Если одновременно происходит более одного процесса с разными временами релаксации, так называемый график Cole-Cole дополнительно модифицируется, то есть появляется новый полукруг или «хвост». Формирование структуры сети приводит к увеличению упругой составляющей модуля и вязкости, и сеть, очевидно, деформируется с различными временами релаксации, чем однородный расплав. Таким образом, мы ожидаем, что корреляция отклоняется от полукруга в вышеупомянутом представлении. Графики Cole-Cole композитов, содержащих 2% силиката и различные количества MAPP, демонстрируют отклонение от перекошенного полукруга при большом содержании MAPP.

Картинка

Изменение формы графиков указывает на появление нового процесса релаксации, вероятно, образования силикатной сети. Критическое содержание MAPP, при котором происходит это изменение, является относительно большим: оно составляет около 20%, так как для образования сети при этом содержании силикатов требуется относительно большая степень отслаивания. Изменение формы зависит от MAPP и содержания силиката. Меняется не только форма следов, но также значительно увеличивается абсолютное значение вязкости с увеличением содержания силиката. Большие количества частиц силиката увеличивают вероятность и эффективность отслаивания и способствуют образованию силикатной сетки. Критическое количество MAPP, при котором появляется сеть, также измерено и указывается на графиках, доступных в специальной литературе по силикатным сетям, которой мы здесь не будем касаться, поскольку нашей целью является общий обзор данных структур. Добавим, что несколько серий экспериментов были недавно проведены для проверки влияния состава на формирование сети. Хотя эти наборы значений немного отличаются друг от друга, была замечена некоторая согласованность в результатах, что доказывает правоту более ранних исследователей относительно структуры и образования силикатных сетей. В следующей части начнем рассматривать углеродные нанотрубки.

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: 13 Июл 2020 00:00

Комментариев нет

  Читайте также Деградация полимерных труб и её предотвращение. Часть 1 ПВХ мембраны Биологическая очистка стоков хлебопекарного и кондитерско-мучного производства Кондиционирование осадка Свойства и оценка безопасности труб из термопластов. Материалы. Полипропилен и ПВХ Вернуться назад
Пройти опрос о качестве сайта