Влияние структуры и модификации поверхности углеродных нанонаполнителей на морфологию и свойства композиций на основе полипропилена

• Автор: Кувардина, Евгения Вячеславовна
• Шифр специальности: 02.00.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 115 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
1.1. Свойства и применение полипропилена
1.2. Модификация свойств полипропилена
1.3. Типы углеродных нанонаполнителей
1.4. Методы получения полимерных нанокомпозитов
1.5. Модификация поверхности углеродных наночастиц
1.6. Нанокомпозиционные материалы на основе углеродных нанотрубок
1.7. Нанокомпозиционные материалы на основе нанопластин графита
1.8. Свойства нанокомпозиционных материалов на основе ПП
1.9. Методы прогнозирования свойств композиционных материалов
Глава 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Объекты исследования
2.2. Методы исследования
2.2.1. Получение нанокомпозитов ПП/МУНТ и ПП/НПГ методом смешения в расплаве
2.2.2. Получение нанокомпозитов ПП/МУНТ и ПП/НПГ путем разбавления концентратов (мастербатчей)
2.2.3. Методика химической модификации МУНТ
2.2.4. Методика химической модификации НПГ
2.2.5. Методика приготовления образцов для анализа структуры
и испытания свойств композитов
2.2.6. Методы исследования структуры и свойств нанокомпозитов
Глава 3. Влияние структуры и модификации поверхности углеродных
наночастиц на морфологию и комплекс свойств композиций
на основе полипропилена
3.1. Получение нанокомпозиционных материалов на основе полипропилена и углеродных нанонаполнителей двух типов (многостенных углеродных нанотрубок и нанопластин графита) методом смешения в расплаве
3.2. Изучение структуры композиций на основе полипропилена и углеродных наночастиц (МУНТ и НПГ)
3.3. Теплофизические свойства композиций на основе полипропилена
и углеродных наночастиц (МУНТ и НПГ)
3.4. Механические свойства композиций на основе полипропилена
и углеродных наночастиц (МУНТ и НПГ)
3.5. Термостабильность и огнестойкость композиций на основе полипропилена и углеродных наночастиц двух типов (МУНТ и НП1')
3.6. Электрические свойства композиций на основе полипропилена углеродных наночастиц (МУНТ и НПГ)
3.7. Барьерные свойства композиций на основе пластинчатых частиц
3.8. Основные выводы по главе
Глава 4. Влияние технологических условий получения на структуру и свойства композиций на основе полипропилена и углеродных наночастиц двух типов
4.1. Изучение структуры композиций ПП/МУНТ и ПП/НПГ, полученных путем разбавления концентратов
4.2. Теплофизические свойства композиций ПП/МУНТ и ПП/НПГ, полученных путем разбавления концентратов
4.3. Механические свойства композиций ПП/МУНТ и ПП/НПГ, полученных путем разбавления концентратов
4.4. Термостабильность и огнестойкость композиций ПП/МУНТ и ПП/НПГ, полученных путем разбавления концентратов
4.5. Основные выводы по главе
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Введение.
Актуальность темы. Создание материалов с новым комплексом свойств всегда было одной из важнейших прикладных задач. Одним из путец ее решения является создание гетерогенных гетерофазных композиций. В настоящее время с развитием математического аппарата и представлений о молекулярной структуре (и межмолекулярных взаимодействиях) становится возможным предсказать возможный эффект и создать материалы с заданным комплексом свойств. Рост промышленного производства, а также интерес к этим материалам с фундаментальной точки зрения обеспечил формирование целой области исследований, посвященной композиционным материалам.
Отдельным звеном стоит полимерное композиционное материаловедение, где в качестве матрицы выступают высокомолекулярные соединения, чем и обусловлен комплекс специфических свойств материалов. Например, такая характеристика как гибкость цепи, являющаяся одним из центральных понятий полимерного материаловедения, проявляет себя в вязкоупругих свойствах полимеров и существовании температурных областей с определенной подвижностью цепи. Присутствие в системе других компонентов по-разному влияет на поведение матрицы, ограничивая подвижность и повышая ориентацию макромолекулярных цепей на границе раздела фаз. Природа матрицы обусловливает преимущественный тип взаимодействий.
В современных полимерных композиционных материалах широко применяются различные неорганические и органические добавки, приводящие к качественному изменению функциональных свойств материалов. С развитием технологии наполнения и переработки наполненных полимеров возросла эффективность использования наполнителей. В последние годы внимание исследователей привлекли наполнители манометрового диапазона, что связано с сильно развитой удельной площадью поверхности наночастиц и, как следствие, границей раздела фаз с матрицей. Открытие в 1986 году сканирующего туннельного микроскопа и фуллерена положило начало исследованиям углеродных структур нанометрового диапазона. В 1991 году японским ученым Иджимой были обнаружены углеродные тубулярные структуры, которые впоследствии назвали углеродными нанотрубками. В 2004 году интерес исследователей привлекло получение монослоя графита, так называемого графена, обладающего выдающимися механическими характеристиками и высокой электропроводностью. В этой связи начались интенсивные работы по применению наночастиц в качестве наполнителей к различным типам матриц. Широко исследованы свойства полученных материалов в основном для полярных матриц, что обусловлено высокой совместимостью такого
торговых марок хСпР(5) и хОпР(Ю) с толщиной чешуек (1 порядка 10 нм и поперечным размером частиц 1.=5 и 10 мкм соответственно. Характеристики использованных нанонаполнителей приведены в таблице 2, а и их микрофотографии - на рисунке 2.
"> ,ЛИИак> 500 пт 200 пт ЧМР*“'
МУНТ-1 МУНТ-2 МУНТ
Рис. 3 - ПЭМ микрофотографии 3-х типов многостенных углеродных нанотрубок
Таблица 3 - Характеристики использованных типов нанопластин графита хБпР
Тип Толщина б. нм Поперечны й размер Ь, мкм Ь/Б Удельная поверхно сть, м2/г Содержание кислорода, масс. % Электропрово дность, (Ом см)’1
хСпР(5) -10 5 -500 -30
хОпР(Ю) -10 10 -1000 -30
Рис. 4 - СЭМ (а) и ПЭМ (б) - микрофотографии эксфолиированных нанопластин графита.