Una dintre direcțiile promițătoare în știința polimerilor și științelor materialelor în ultimii ani este producerea de materiale polimerice cu un complex de proprietăți îmbunătățite sau noi. Acestea includ cele mai noi tipuri de materiale funcționale, numite nanocompozite polimerice, care pot fi utilizate într-o mare varietate de aplicații ale materialelor polimerice.
Pentru a obține proprietățile dorite, pigmenții, inhibitorii, antioxidanții, plastifianții, umpluturile și alte substanțe sunt introduse în compozite polimerice. În cazul nanocompozitelor, în matricea polimerică sunt introduse materiale constituite din nanoparticule anorganice (oxizi, nitruri, carburi, silicate etc.). Ele sunt, de asemenea, parte din nanocompozite bazate pe diferite argile și polimeri. Incompatibilitatea acestor componente anorganice și organice este principala problemă care trebuie depășită atunci când se creează astfel de materiale.
Această problemă poate fi rezolvată prin modificarea argilei cu materie organică. Lutul modificat (organoclay) are avantaje față de lutul simplu:
1. Organocolele sunt bine dispersate în matricea polimerică.
2. Organoclays interacționează cu lanțul de polimeri.
Pentru a crea nanocompozitelor polimerice pe bază de organoclays utilizat structură stratificată anorganic natural, cum ar fi montmorillonit, hectorit, vermiculit, caolin, etc și saponita. Straturile anorganice Dimensiunile sunt de ordinul a 200 nm în lungime și 1 nm lățime. Astfel, raportul dintre dimensiunile liniare ale particulelor de lut este destul de mare. Aceste straturi formează grupuri cu decalaje între ele numite straturile intermediare sau galerii.
Cationii anorganici din straturile intermediare pot fi înlocuiți cu alți cationi. Înlocuirea cu agenți tensioactivi cationici, cum ar fi ionii de amoniu și fosfoniu, crește spațiul dintre straturi, reduce energia de suprafață a lutului și conferă un caracter hidrofob suprafeței de lut. Clasele modificate în modul de mai sus sunt mai bine combinate cu polimeri și formează nanocompozite polimerice în straturi.
Împreună cu modificatorii ionici organici de lut, se pot folosi și cele neionice care se leagă de suprafața lutului datorită legăturilor de hidrogen. În unele cazuri, organoclelele obținute utilizând modificatori neionici sunt mai stabili din punct de vedere chimic decât organoclorile obținute utilizând modificatori cationici.
Prin introducerea organoclayerului în matricea polimerică, este posibilă îmbunătățirea stabilității termice și a proprietăților mecanice ale polimerilor. Acest lucru se realizează prin combinarea unui complex de proprietăți organice (ușurință, flexibilitate, plasticitate) și anorganice (rezistență, rezistență la căldură, stabilitate chimică).
Nanocompozitul polimeric poate fi obținut prin trei metode de bază: în soluție, în topitură și în timpul sintezei polimerului.
Există o altă metodă de obținere a nanocompozitelor, cum ar fi procesul sol-gel. Dar pentru a obține nanocompozite polimerice pe bază de organoclaye, se obțin cele mai utilizate metode în topitură și în timpul sintezei polimerului.
În prima etapă se formează un tactoid - polimerul înconjoară aglomeratele organoclayului. În cea de-a doua etapă (Intercalare), polimerul penetrează în spațiul intermediar al organoclayerului, ca urmare a extinderii straturilor la 2-3 nm. În cea de-a treia etapă (exfoliere parțială), are loc o stratificare parțială și dezorientare a straturilor organoclayului. În ultima etapă există un peeling. (Exfoliere completă).
De fapt, toate aceste structuri pot fi prezente în nanocompozitele polimerice rezultate, care depind de gradul de distribuție a organoclayei în matricea polimerică. Structura decăzută este rezultatul unui grad foarte bun de distribuție. Cu un exces de organoclaye și un grad scăzut de dispersie, este posibilă prezența aglomeratelor organoclay în matricea polimerică.
Producția de nanocompozite polimerice pe bază de materiale naturale naturale este, de fapt, un proces revoluționar în producția de polimeri umplut.
Folosirea nanofillerului permite îmbunătățirea SIMULTANĂ a unor astfel de proprietăți, cum ar fi:
• rezistență la foc (rezistență la temperatură)
• Rezistență la impact
• chimice. durabilitate
• proprietăți barieră (reducerea permeabilității la gaz)
În plus, nu există practic o creștere a greutății polimerului și a fizicului. proprietățile nu se deteriorează ca în cazul umpluturilor obișnuite, dar se îmbunătățesc semnificativ.
Una dintre cele mai importante progrese tehnologice în industria maselor plastice pentru ultimii 3-4 ani a fost dezvoltarea nanocompozitelor polimerice, adică rășini polimerice care conțin componente nanoscale, cum ar fi nanoclays sau nanotuburi de carbon. Administrarea de 2% până la 5% nanocomponents pentru formarea unui material nanocompozit reprezintă un mijloc important de noi pentru modificarea proprietăților fizice ale rășinii. Principalele rezultate sunt utile în îmbunătățirea proprietăților mecanice, a crescut rigiditate și stabilitate a formei, proprietățile de barieră îmbunătățite, crește rezistența la foc și conductivitate electrică. căutare persistentă pentru crearea de noi generații de tehnologii materiale de înaltă performanță implementate în interesul multor industrii. Cele gasit cele mai cunoscute și primele tipuri de aplicații comerciale umpluturi nanosized sunt nanoclays (materialul aluminosilicat nanosized cu o granulație) și nanotuburi de carbon. Pentru ambele componente necesare modificări chimice ale tratamentului de suprafață, care poate atinge structura fină și o bună aderență la rășină, este necesar să se obțină cele mai mari rezultate utile. În prezent, nanoclays sunt nano-componente, cel mai frecvent utilizate în materialele plastice nano-compozit, și datorită costului lor scăzut are cea mai largă viabilitatea comercială. Și nanoclays, nanotuburi și să ofere îmbunătățită structurală, termică, bariera și calități rezistente la foc din materiale plastice. În plus, nanotuburile de carbon măresc conductivitatea electrică a materialelor. Cu toate acestea, în mod activ cercetate și dezvoltate alte umpluturi opționale, cum ar fi argile sintetice, silsesquioxane oligomerice poliedrică, nanotuburi anorganice, nanoparticule, sulfat de bariu, nanoparticule de siliciu și fibre chiar naturale, cum ar fi in și cânepă.
Cel mai frecvent utilizat nanoclay este montmorilonitul aluminosilicat stratificat (MMT). Spre deosebire de talc și mica, MMT poate fi stratificată și dispersată în straturi separate cu o grosime de 1 nm și o lățime de aproximativ 70 până la 150 nm. Stratificare determină o creștere semnificativă a raportului dintre aria suprafeței și volumul. Compozitele din polietilenă pot fi împărțite în trei tipuri: compozite convenționale, nanocompozite cu incluziuni și nanocompozite stratificate. Dacă particulele sunt parțial separate în MMT-ul polimeric (tactoid), ele se numesc nanocompozite cu incluziuni și, atunci când sunt complet separate în plăci individuale, se numesc stratificate. Pentru a îmbunătăți dispersia și miscibilitatea cu matricea polimerică, lutul trebuie modificat anterior, i. E. a fost efectuat un tratament de suprafață adecvat. După aceea, tactoizii sunt laminați pe plăci ca urmare a tensiunilor de forfecare în timpul amestecării în topitura de polimer sau în cursul reacțiilor chimice în timpul polimerizării matricei. Ca rezultat al încorporării MMT în compozitul polimeric, proprietățile sale mecanice sunt îmbunătățite, de exemplu, modulul de elasticitate, rezistența la căldură de deformare și rezistența la zgârieturi, rezistența la căldură, stabilitatea formei și rezistența la foc; Cu stratificare completă a lutului, se obțin cele mai bune caracteristici. Compoziția chimică a argilei determină prezența pe suprafața plăcilor de cationi anorganici, care conferă o mare hidrofilitate suprafeței și, prin urmare, incompatibilitate cu multe rășini polimerice. Pentru formarea cu succes a nanocompozitului polimer-lut, trebuie să se efectueze un tratament adecvat al suprafeței, reducând polaritatea lutului pentru a face lutul "organofil".
Argila organofil poate fi preparat din argile hidrofile prin substituirea cationi anorganici prin organic, pentru ionii de amoniu exemplu alchil. Mai mult MMT pot fi alte argile, inclusiv hectoritică (magniysilikaty) plăci care sunt foarte mici, și argile sintetice (de exemplu, hidrotalcit), care pot fi obținute într-o formă foarte pură, suprafața plăcilor poate purta o sarcină pozitivă, în contrast cu sarcinile negative asupra suprafața MMT.
Procesele și proprietățile tehnologice ale nanoclatiilor
Personalul de redacție plătește pe bază contractuală
articole tehnice, rapoarte de marketing, rețete, recenzii de piață
și alte informații și drepturi sectoriale, nu localizarea acestora
Utilizarea completa sau partiala a oricarui material postat pe Plastinfo.ru,
în mass-media, ediții tipărite, rapoarte de marketing, este autorizat numai cu indicația de referință
pe "Plastinfo.ru" și, în unele cazuri, necesită permisiunea scrisă a PLCL Plastinfo
Trimiteți-le prietenilor: