Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Интеркаляция в расплаве полимера.
Метод получения нанокомпозитов путем введения ОМСС в расплав полимера в настоящее время является наиболее распространенным. Он применим для получения материалов на основе различных полимеров: неполярного полистирола, слабополярного поли (этилентерфталата), сильнополярного найлона-6 и др. [ 49 ]. В процессе интеркаляции полимерные цепи диффундируют в пространство между силикатными слоями. Важным преимуществом этого метода является возможность использования обычного оборудования, применяемого для переработки полимеров (экструдеров, смесителей, вальцев, генераторов ультразвука). Данный способ гораздо более экономичен и прост, по сравнению с процессом полимеризации in situ, более удобен в и экологическом плане, поскольку позволяет избежать применения органических растворителей. Степень эксфолиации силикатных слоев и свойства конечного композита определяются в этом случае как термодинамическими, так и реологическими свойствами системы расплав-ОМСС. Диспергирование слоистого наполнителя происходит только в том случае, когда когезионные силы в агломератах меньше, гидродинамических разделяющих сил, возникающих при смешении в полимерной матрице. Степень эксфолиации, таким образом, сильно зависит от условий смешения, т.е. от вязкости расплава, скорости сдвига, времени, температуры смешения. В тоже время смешение зависит от химической обработки глины, т.е. от природы (длины радикала, наличия функциональных групп) и концентрации органического катиона, используемого в реакции ионного обмена, при получении ОМСС. На рис. 1.4. показаны два типа гибридных структур, возникающих при интеркаляции модифицированного глинистого минерала в расплаве полимера. Рис. 1.4 Схематическое изображение интеркалированной и эксфолиированной структуры нанокомпозитов, полученных на основе слоистых силикатов методом интеркаляции в расплав полимера, а) единичные полимерные слои, интеркалированные в межслоевое пространство; б) деламинация и гомогенное распределение [49]. Третий тип возможных структур – агрегированные структуры – мало чем отличается от обычных микрокомпозитов. В этом случае интеркаляция полимера невыгодна, дисперсность наполнителя невысока, и при малых степенях наполнения мало влияет на физико-механические и другие потребительские свойства.
В работе [ 37 ] было показано, что сдвиговые усилия, возникающие в одношнековом экструдере, недостаточны для получения полностью эксофолиированной, расширенной структуры, а время пребывания в реакторе слишком мало. В случае же использования более мощного двухшнекового экструдера на электронных микрофотографиях наблюдается полная эксфолиация глинистых частиц. Средняя толщина частичек составляет 3 нм (радиус в двух других измерениях равен примерно 120 нм), и на рентгенограммах отсутствует пики в области малых углов. Эксфолиация слоистого силиката сильно зависит от молекулярной массы расплава найлона-6 и снижается с уменьшением молекулярной массы и, следовательно, уменьшением вязкости [ 50 ]. Более высокомолекулярный полимер, благодаря большей вязкости расплава передает агрегатам ОМСС большее напряжение или энергию для разделения частиц. Методом интеркаляции в расплаве были получены нанокомпозиты на основе Na-монтмориллонита и полиэтиленоксида [ 51 ], а также двух различных сополимеров полиэтилена с полиэтиленгликолем. Полученные гибридные материалы могут быть использованы в качестве наполнителей неполярного полиэтилена. Было показано, что температура процесса сильно влияет на количество полимера, интеркалированного в межслоевое пространство: с ростом температуры это количество увеличивается. Кроме того, было продемонстрировано, что при взаимодействии сополимера с монтмориллонитом в межслоевое пространство проникают преимущественно звенья ПЭГ, тогда как неполярные полиэтиленовые цепи находятся на поверхности агрегатов. Механические свойства полиэтилена, наполненного гибридным наполнителем, существенно возрастают. В работе [ 52 ] описан прямой путь синтеза нанокомпозитов путем интеркаляции в расплаве, минуя стадию обработки органическим катионом и выделения модифицированного слоистого силиката. Согласно представленным данным, можно вводить органические соли непосредственно в смеситель вместе с полимером и слоистым силикатом. Авторы сравнивали свойства нанокомпозитов на основе сополимера этилена с винилацетатом, полученных различными способами. В качестве интеркалята использовался диметилдиоктадециламмоний бромид, которым либо предварительно обрабатывали монтмориллонит, либо вводили в расплав сополимера одновременно с наполнителем. В обоих случаях образуется смешанная интеркалированная-эксфолиированная структура, с чуть меньшей степенью эксфолиации в случае одновременного ввода компонентов. Механические свойства обоих образцов остаются на высоком уровне, в тоже время, при одновременном введении, несколько снижается модуль Юнга.
На стадии смешения в экструдере не всегда удается завершить формирование наноструктуры композитов. Например, при получении композита на основе этиленпропилендиенового каучука в двухшнековом экструдере при 200°С по данным РФА наблюдается лишь незначительное увеличение межплоскостного расстояния органоглины [ 53]. После добавления вулканизующей группы на вальцах при комнатной температуре и вулканизации образуется эксфолиированный нанокомпозит. Нанокомпозиты на основе натурального каучука и натриевого бентонита, обработанного октадециламином, были получены смешением компонентов, включая вулканизующую группу, на вальцах и вулканизации в гидравлическом прессе [ 54]. Таким же образом были получены нанокомпозиты на основе натурального каучука и монтмориллонита, обработанного додециламмониевым катионом [ 55] и эпоксидированного натурального каучука со слоистыми силикатами, обработанными различными органическими катионами [ 56].
Эмульсионная полимеризация.
Одним из возможных подходов к синтезу подход к ПНСС является эмульсионная полимеризация. Путем прямой эмульсионной полимеризации стирола в присутствии немодифицированного натриевого монтмориллонита не удается, по-видимому, создать в нанокомпозите эксфолиированную структуру [ 57 ]. Нанокомпозит на основе полистирола с частично эксфолиированной структурой удалось получить, по данным работы [ 58 ] при использовании длинноцепочечного ЧАС, способного к сополимеризации со стиролом - хлорида винилбензолдодецилдиметиламмония. При проведении полимеризации оргнанический катион добавлялся в половинном количестве от КОЕ Na-монтмориллонита. На рентгенограммах полученных образцов имеется слабый пик при 2q = 10,2°, соответствующий исходному монтмориллониту. На микрофотографиях наблюдается наличие агрегатов, имеющих толщину менее 30 нм, достаточно равномерно распределенных в полистирольной матрице. Методом эмульсионной полимеризации удалось получить монтмориллонит/полианилиновый полимерный нанокомпозит с интеркалированной структурой [ 59 ]. Согласно предложенной методике суспензия Na-монтмориллонита смешивается с раствором, содержащим анилин и додецилбензолсульфоновую кислоту, после чего к системе добавляется инициатор-окислитель. Повышение базального расстояния до 15,2 нм, по мнению авторов, вызвано интеркаляцией анилина в межслоевое пространство и его дальнейшей полимеризацией. Авторы работы [ 60 ] синтезировали методом эмульсионной полимеризации нанокомпозит на основе монтмориллонита и стирол-нитрильного каучука. Для получения гибридного продукта к 5%-й монтмориллонитовой водной суспензии добавляли при перемешивании, после обработки ультразвуком, стирол и акрилонитрил (70/30 % (мас.)), лаурилсульфат натрия, а также персульфат калия в качестве инициатора. После повышения температуры и продолжительного перемешивания конечный продукт выделяли путем коагуляции эмульсии сульфатом алюминия. После продолжительной экстракции в горячем ацетоне, по данным ТГА, около 30% полимера остается прочно связано с монтмориллонитом, а на рентгенограмме полученного нанокомпозита, высушенного в вакууме при 60°С, имеется пик при 1,74 нм, положение которого значительно смещено в сторону малых углов по сравнению с исходным монтмориллонитом (0,98 нм), что, по мнению авторов, доказывает образование интеркалированной структуры. Согласно проведенному исследованию первоначальная интеркаляция мономеров в межслоевое пространство слоистого силиката в водной дисперсии происходит за счет адсорбции инициатора, который увеличивает сродство между силикатом и неполярными мономерами. Однако, поскольку персульфат калия заряжен отрицательно, так же как и минеральная поверхность, можно предположить другой механизм адсорбции сополимера на поверхности наполнителя при помощи азотсодержащего акрилонитрила, который не обсуждается в работе.
|
|||||||
Последнее изменение этой страницы: 2019-05-20; просмотров: 425; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 44.192.53.34 (0.021 с.) |