Пластики, эластомеры и нанокомпозиты. Нанокомпозиты. Часть 9

Химические реакции могут происходить между реакционноспособной группой связующего агента и системой электронов нанотрубки. Однако химическая модификация волокон изменяет их структуру, уменьшает регулярность, изменяет свойства и обычно уменьшает проводимость. УНТ могут быть химически модифицированы прямой реакцией со стенками трубок или предшествующим окислением, которое создает карбоксильные или гидроксильные группы на поверхности. Карбоксильные группы могут образовываться путем окисления на воздухе или в кислороде, в концентрированной серной или азотной кислоте, перекиси водорода или в смеси различных кислот. Количество функциональных групп, а также соотношение групп -COOH / -OH зависит от типа и условий окислительной реакции, а также от времени реакции и температуры. Карбоксильные группы очень полезны, поскольку они очень реакционноспособны и могут реагировать с большим количеством соединений.

УНТ были успешно функционализированы тиокарбоксильными и дитиокарбоксильными эфирами, которые помогают образованию поперечных связей между нанотрубками. Одностенные УНТ также могут быть галогенированы фтором при различных температурах. Растворимость модифицированных таким образом УНТ лучше в спирте по сравнению с чистыми нанотрубками, что облегчает реакцию с реактивами Гриньяра или с алкиллитием. УНТ также реагировали непосредственно с нитренами или карбенами для улучшения растворимости, и арильные группы также образовывались на поверхности нанотрубок. Помимо функционализации поверхности определенным соединением или группой, полимеры также часто прививаются на поверхность. Преимуществом прививки является использование полимера с четко определенной молекулярной массой, полидисперсностью и структурой, но этот полимер должен быть приготовлен отдельно, а стерические эффекты снижают эффективность прививки.

Методы, используемые для модификации поверхности УНТ, могут быть применены и к сферическим нанонаполнителям. Поверхность частиц модифицируется либо поверхностно-активными веществами, либо соответствующими реагентами для введения функциональных групп на поверхность наполнителя. Эти группы могут реагировать с полимером во время полимеризации или сшивания. Эта технология может привести к нанокомпозитам с контролируемой структурой и межфазной адгезией; таким образом, материалы с индивидуальными свойствами могут быть изготовлены для самых разных применений. Из модификаторов можно отметить такое соединение, как POSS — это модификатор с большими функциональными возможностями. Иногда это рассматривается как молекулярный модификатор, в то время как другие рассматривают его как нанофиллер. Возможными применениями являются катализ, а также получение сополимеров и гибридных сетей. Интерес и интенсивность исследований еще более возросли благодаря коммерческой доступности материала.

Структуры POSS могут функционализироваться различными способами, такими как прививка групп на предварительно сформированные кластеры или частицы, или путем образования функциональных групп во время образования частиц. Таким образом могут быть получены нанокомпозиты с большим разнообразием структур. POSS может быть встроен в цепи, может быть прикреплен к ним с помощью промежуточных связей, может образовывать сети и т. д. Кроме POSS также могут быть получены другие гибридные органические и неорганические супермолекулярные сборки, например, из блоков оксогидроксонаногидравлического бутилолова и дикарбоксилатов, а также других химически родственных структур. Хотя химия не проста, потенциал этого подхода довольно велик, и гомогенность, а также взаимодействия можно легко контролировать, по крайней мере, по сравнению с традиционными технологиями гомогенизации.