Нанокомпозиционные материалы на основе полиэтилена и монтмориллонита: синтез, структура, свойства

• Автор: Бревнов, Петр Николаевич
• Шифр специальности: 02.00.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 130 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение
Глава 1. Литературный обзор
1.1. Монтмориллонит. Структура и модифицирование
1.2. Структура нанокомпозитов и методы ее исследования
1.3. Методы получения нанокомпозитов
1.3.1. Интеркаляция полимера или пре-полимера из раствора
1.3.2. Интеркаляция полимера из расплава
1.3.3. Метод интеркаляционной полимеризации
1.4. Свойства нанокомпозитов
1.4.1. Механические свойства
1.4.2. Барьерные свойства
1.4.3. Термические свойства
1.5. Методы закрепления металлорганических катализаторов
полимеризации олефинов
Глава 2. Экспериментальная часть
2.1. Реагенты и их подготовка
2.2. Описание синтеза нанокомпозитов ПЭ-ММТ
2.3. Описание высоковакуумной стеклянной адсорбционной установки
2.4. Исследование структуры синтезированных композитов ПЭ-ММТ
2.4.1. Метод рентгеновской дифракции в малых углах
2.4.2. Метод рентгеновской дифракции в больших углах
2.4.3. Метод рассеяния очень холодных нейтронов (ОХН)
2.4.4. Метод электронной микроскопии
2.5. Определение молекулярно-массовых характеристик синтезированных композиций ПЭ-ММТ
2.6. Методики исследования свойств синтезированных композиций ПЭ-ММТ

Глава 3. Исследование процесса синтеза и структуры нанокомпозитов на основе полиэтилена и монтмориллонита
3.1. Исследование структуры использованных в работе наполнителей
3.2. Исследование процессов каталитической активации монтмориллонита и полимеризации этилена на активированном ММТ. Структура синтезированных нанокомпозитов
Глава 4. Свойства нанокомпозитов на основе полиэтилена и монтмориллонита
4.1. Теплофизические свойства нанокомпозитов ПЭ-ММТ
4.2. Механические свойства нанокомпозитов ПЭ-ММТ
4.2.1. Деформационно-прочностные свойства нанокомпозитов
4.2.2. Результаты динамического термомеханического анализа
4.3. Барьерные свойства нанокомпозитов ПЭ-ММТ
4.4. Термические свойства нанокомпозитов ПЭ-ММТ
4.4.1. Исследование термодеструкции в инертной среде
методом ТГА
4.4.2. Исследование термоокислительной деструкции на воздухе методом ТГА
4.4.3. Исследование термоокислительной деструкции методом ИК-Фурье спектроскопии
4.4.4. Исследование горючести нанокомпозитов
Выводы
Список литературы

ВВЕДЕНИЕ
Создание полимерных нанокомпозиционных материалов является одной из наиболее актуальных и важных задач в сфере нанотехнологий. Интерес к таким материалам на базе крупнотоннажных термопластичных конструкционных полимеров (полиолефинов, полиамидов, полистирола, полиакрилатов, полиэтилентерефталата, полиэфиров и др.) и наноразмерных функциональных наполнителей разных классов, в том числе слоистых силикатов - обусловлен уникальными комплексами отличных от простой аддитивности свойств (механических и функциональных) таких материалов по сравнению с исходными полимерами и традиционными дисперсно наполненными полимерными композициями.
Эффективность слоистых алюмосиликатов как нанонаполнителей полимеров связана с их способностью к интеркаляции (внедрению) мономеров и полимеров в межслоевое пространство их частиц с последующим расслоением (эксфолиацией) на монослои нанометровой толщины с высокой анизотропией формы, диспергированые в полимерной матрице. Наноматериалы на основе полимеров и слоистых силикатов с высокой степенью эксфолиации слоистых частиц обладают повышенными жесткостью, тепло- и термостойкостью, улучшенными барьерными свойствами (пониженной газопроницаемостью и влагопроницаемостью), стабильностью размеров и повышенной огнестойкостью при низком содержании наполнителя, т.е. без существенного увеличения плотности и ухудшения перерабатываемое™ материала, а также без существенного влияния на прозрачность материала. Такие материалы находят применение во многих областях, в том числе в авиационной, космической и автомобильной промышленности, строительных конструкционных изделиях, используются для создания новых красителей и связующих, упаковочных материалов и др. Основными методами создания полимерных

Обобщая результаты опубликованных к настоящему времени работ по синтезу методом интеркаляционной полимеризации нанокомпозитов на основе полиолефинов и слоистых силикатов можно заключить следующее.
Предложенные в работах способы можно разделить на две группы: полимеризация в присутствии диспергированного в растворителе слоистого силиката, когда катализатор не закреплен на носителе, и полимеризация на иммобилизованном в межслоевое пространство катализаторе. Использование только органически модифицированных слоистых силикатов необходимо для достижения эксфолиации наполнителя во время полимеризации олефинов. Однако, и в этом случае, как правило, не удавалось достигнуть полной эксфолиации слоистого силиката, хотя в некоторых работах получены нанокомпозиты с высокой степенью эксфолиации наполнителя на нанослои и нанопачки. К сожалению, в опубликованных работах мало внимания уделено свойствам полученных нанокомпозитов, и только в нескольких из них приведены деформационно-прочностные и термические свойства, в то время как о барьерных свойствах и горючести, которые, как известно, могут резко улучшаться при введении эксфолиированных слоистых силикатов в полимерные матрицы, ничего не сообщается.
1.4. Свойства нанокомпозитов.
1.4.1. Механические свойства.
Механические характеристики полимерных материалов являются одними из основных эксплуатационных показателей, определяющих области их применения.
При введении жестких наполнителей в полимерные матрицы важнейшими факторами, определяющими изменение механических свойств композиций, являются содержание наполнителя, форма частиц, соотношение модулей упругости компонентов, характер распределения частиц, характер взаимодействия компонентов на границе раздела и адгезия между ними