Многофункциональные композиционные материалы на основе ПП и наноуглеродных наполнителей, полученные полимеризацией IN SITU

• Автор: Польщиков, Сергей Владимирович
• Шифр специальности: 02.00.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 128 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение
Глава 1. Литературный обзор
1.1. Синтез полипропилена, свойства и применение.
1.2. Полимерные нано композиты
1.3. Способы получения полимерных нанокомпозитов
1.4. Углеродные нанонаполнители
1.5. Свойства композиций с углеродными нанонаполнителями
Глава 2. Экспериментальная часть
2.1. Характеристика исходных реагентов
2.2. Приготовление растворов катализаторов
2.3.Методика синтеза композиционных материалов на основе ПП с различной микроструктурой цепи и углеродных наноразмерных наполнителей.
2.4. Методы исследования структуры и свойств материалов 39 Глава 3. Синтез композитов на основе изо- и синдиотактического
ПП и наноуглеродных наполнителей
3.1. Получение композитов на основе изотактического ПП и ГНП.
3.1.1.Исследование ГНП методами РФА и КР-спектроскопии.
3.1.2. Получение композитов ИПП/ГНП
3.1.3.Получение композитов ИПП/фуллерен
3.1.4. Получение композитов ИПП/НГ
3.2. Получение композитов на основе синдиотактического ПП
3.2.1.Получение композитов СПП/ГНП
3.2.2. Получение композитов на основе СПП с фуллереном или НГ 57 Глава 4. Свойства композитов на основе изо- и
синдиотактического ПП и наноуглеродных наполнителей
4.1. Механические свойства композиционных материалов
4.1.1. Механические свойства композитов на основе ИПП в режиме квазистатического растяжения.
4.1.2. Механические свойства композитов ИПП/ГНП в динамических условиях
4.1.3. Механические свойства композитов на основе СПП в режиме квазистатического растяжения
4.1.4. Механические свойства композитов на основе СПП в динамических условиях
4.2. Газобарьерные свойства
4. 3. Теплофизические свойства композиционных материалов
4.3.1. Теплофизические свойства композитов на основе ИПП.
4.3.2. Теплофизические свойства композитов на основе СПП.
4.4. Термическая и термоокислительная деструкция
композиционных материалов
4.4.1. Исследование термической и термоокислительной
деструкции методом термогравиметрического анализа.
4.4.2. Исследование термоокислительной деструкции по поглощению кислорода.
4.5. Электрофизические свойства композиционных материалов.
4.5.1. Электрофизические свойства композитов на основе ИПП.
4.5.2. Электрофизические свойства композитов на основе СПП.
Заключение
Выводы
Список литературы

Введение
Полипропилен (ПП) - один из важнейших полимерных материалов. Данный пластик по производству занимает третье место после полиэтилена и поливинилхлорида. Удачное сочетание доступности сырья, хороших физико-механических свойств, высокой химической стойкости, возможности переработки всеми известными для пластмасс методами обуславливает широкое его применение практически во всех отраслях промышленности и народного хозяйства. Прирост мирового производства ПП составляет 6-8% в год - один из наиболее высоких для полимеров.
В промышленности для синтеза изотактического ПП (ИПП), в основном используются гетерогенные титан-магниевые катализаторы Циглера-Натта. Образующийся ИПП характеризуется однотипным присоединением мономерных звеньев и обладает вследствие этого высокой кристалличностью и высокими физикомеханическими свойствами, используется в строительстве, в автомобиле- и самолетостроении, электротехнике, в сельском хозяйстве, в текстильной промышленности, в медицине и т.п.
В последнее время перспективными для синтеза ПП признаны катализаторы на основе сэндвичевых металлоценов (МЦ). Металлоцены (ковалентно-координационные соединения циклопентадиенов, инденов, флуоренов Тц /.г, НО позволяют получать ПП с узким, би- и полимодальным молекулярно-массовым распределением и контролируемой микроструктурой цепи, что дает возможность создания полимеров с оптимальным сочетанием жесткости, гибкости и прозрачности материала. Полученные на МЦ катализаторах полимеры практически не содержат хлора и при их переработке оборудование не подвергается коррозии. Активность лучших металлоценовых систем превосходит обычные титан-магниевые катализаторы в 20-40 раз. Новые каталитические системы позволяют получать не только изотактический, но и синдиотактический ПП, значительно отличающийся от ИПП по физико-механическим свойствам и характеризующийся повышенной ударопрочностью, прозрачностью, стабильностью к радиационному излучению. Ведущие фирмы США, Германии и Японии активно исследуют и осваивают промышленные технологии производства ПП на металлоценовых катализаторах.
Успеху ПП в конкуренции с другими материалами способствуют широкие
возможности модификации его свойств и способов переработки, благодаря которым он
выдерживает постоянно растущие требования к изделиям, машинам и оборудованию.
Непрерывно ведутся поиски новых способов модификации ПП для расширения областей

соответственно. Увеличение модуля упругости прослеживается при введении графеновых нанопластин во все типы полимерных матриц, но особенно отчетливо данных эффект наблюдается в композитах на основе эластомеров, что можно объяснить большой разницей в жесткости наполнителя и полимерной матрицы. Во всех представленных выше работах показано, что удлинение при разрыве уменьшается при введении таких наполнителей.
Обобщая результаты изучения литературных данных, можно заключить, что введение углеродных нанонаполнителей в полимерные матрицы позволяет создавать новые композиционные материалы, обладающие улучшенными деформационнопрочностными характеристиками, термостойкостью, устойчивостью к термоокислению, хорошими трибологическими характеристиками, электропроводящими свойствами, негорючестью. Такая модификация свойств позволяет значительно расширить области применения нанокомпозитов по сравнению с исходными полимерами. Анализ литературы показывает, что композиты на основе ПП с наноуглеродными наполнителями различного типа являются малоизученными, но весьма перспективными материалами как с научной, так и с практической точки зрения. Известны работы по созданию нанокомпозитов на основе ИПГТ и различных углеродных нанонаполнителей методом смешения в расплаве полимера. На настоящий момент в литературе представлено мало данных о разработке и исследовании нанокомпозитов ИПП с углеродными нанонаполнителями, полученных методом полимеризации in situ. Работ по использованию этого метода для создания композитов на основе ПП с различной микроструктурой полимерной цепи (изотактического, синдиотактического) и углеродных нанонаполнителей различного типа (графеновых нанопластин, фуллеренов, наноразмерного графита) к моменту постановки данного исследования не было. В связи с выше изложенным, настоящая работа имеет большую степень новизны и актуальности.