Исследование свойств органо-неорганических молекулярных наночастиц, полученных различными методами

• Автор: Воронина, Наталья Вячеславовна
• Шифр специальности: 02.00.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 130 с. : ил.

Оглавление
Введение.

Список сокращений

1. Литературный обзор

1.1. Проблемы получения полимерных нанокомпозитов

1.1.1. Проблема анализа процессов агрегации нанонаполнитсля в полимерной матрице

1.1.2. Полимерные нанокомпозиты на основе кремнеземов.

1.2. Мелкодисперсный кремнезем один из самых распространенных наполнителей полимерных нанокомпозиций.

1.2.1. Структура кремнезема

1.2.2. Щелочные золи кремнезема.

1.2.3. Кислые золи кремнезема

1.2.4. Аэросилы.
1.3. Модифицированные кремнеземы
1.3.1. Физическая модификация.
1.3.2. Химическая модификация.
1.3.2.1. Модифицирование низкомолекулярными органическими и кремнийоргаиичсскими соединениями
1.3.2.2. Модифицирование полимерами
1.4. Свсрхразветвлениые полиэтоксисилоксаны и силиказоли как молекулярные формы кремнезема
1.4.1. Сверхразветвлеиные полимеры дендритной структуры.
1.4.2. Сверхразветвлеиные полиэтоксисилоканы
1.4.3. Блокирование полиэтоксисилоксанов
1.5. Выводы из литературного обзора
2. Экспериментальная часть
2.1. Исходные вещества.
2.2. Методы исследования.
2.3. Синтез кремнеземов
3. Результаты и их обсуждение .
Постановка задачи
3.1. Синтез кремнеземов, модифицированных триметилсилильными группами на основе различных кремнийсодержащих прекурсоров.
3.1.1. Синтез кремнезема на основе сверхразветвлениого полиэтоксисилоксана.
3.1.2. Синтез кремнезема на основе молекулярного силиказоля.
3.1.3. Синтез кремнезема на основе тетраэтоксисилана в кислой среде
3.1.4. Синтез кремнезема на основе тетраэтоксисилана в щелочной среде.
3.2. Синтез кремнезема с диметилпщридсилильными и 2фснилэтилы1ыми
группами .
3.3. Исследование свойств модифицированных кремнеземов.
3.3.1. Измерение характеристической вязкости растворов кремнеземов
3.3.2. Определение гидродинамических радиусов кремнеземов методом ДСР.
3.3.3. Исследование молекулярномассовых характеристик гибридных кремнеземов с помощью метода ГПХ. Метод универсальной калибровки.
3.3.4. Измерение температуры стеклования кремнеземов методом гермомеханикн
3.3.5. Исследование изотерм сжатия монослосп кремнеземов на границе раздела водавоздух
3.3.6. Модель макромолекулы и частицы
3.3.7. Изучение структуры кремнеземов методом рентгеновского рассеяния в области больших углов
3.4. Получение композитов на основе полистирола.
Выводы..
Благодарности
Список литерату


Как было уже отмечено ранее, такая система является идеальной, т. Было показано, что введение в линейный полистирол наночастиц сшитого полистирола приводит к необычному уменьшению вязкости расплава только в том случае, когда полимерные цепи сильно переплетены. В описанных работах группы Маскеу представлено создание нанокомпозита, в котором наполнитель наночастицы и матрица имеют одинаковую природу. Позднее этими же авторами были созданы нанокомпозиты на основе полистирола с введенными наполнителями различной природы и структуры полиэтилен дендритного строения, фуллерены, неорганические магнитные частицы Рез и наночастицы селенида кадмия 9. В статье 9 была показана возможность распределения наночастиц полиэтилена дендритного строения по иолистирольной матрице, несмотря на то, что линейный полиэтилен линейный полистирол является классической несмешивающаяся системой. Эго ярко продемонстрировало, как может влиять морфология наночастицы на ее распределение по полимерной матрице. Принципиальным выводом в работе было увеличение термодинамической устойчивости частиц в полимерной жидкости в случае, когда радиус инерции полимера больше, чем радиус инерции наночастицы. С помощью метода просвечивающей электронной микроскопии ПЭМ и МУНР было обнаружено, что наночастицы дендритного полиэтилена радиусом ,8 нм способны смешиваться с линейным полистиролом 3 кЭ, радиус инерции которого равен ,3 нм, и не смешиваются с линейным полистиролом 5 кО и Ш с соответствующими радиусами ,5 и 7,5 нм. При равномерном распределении наночастиц полимер набухает, и радиус инерции полимера растет при увеличении объемной доли наполнителя. Предполагается, что этот энтропийно невыгодный процесс компенсируется увеличением энтальпии от молекулярных контактов поверхности наночастиц с полимерной матрицей. Энталытийный механизм, возникающий при упаковке наночастиц на наноуровне, необходим для понимания диспергирования в данном интервале размеров. В работе были освещены вопросы создания нанокомпозитов на основе полистирола с введенными органическими наполнителями фуллеренами и неорганическими магнитными частицами Бе4, которые предварительно обрабатывались олеиновой кислотой. Было продемонстрировано, что простое введение наночастиц приводит к неожиданным свойствам материала благодаря наноразмериым эффектам. Были достигнуты улучшения механических, термических, электрических, магнитных и др. При создании нанокомпозитов использовали два метода приготовления. На первом этапе в обоих методах проводили совместное растворение частиц и матрицы в хорошем растворителе. На втором этапе для первого метода производили резкое высаживание раствора плохим растворителем и сушку нанокомпозита, а для второго проводили медленное выпаривание растворителя. За распределением частиц по полимерной матрице следили с помощью методов рентгеновского рассеяния в больших углах, ПЭМ и также ДСК. Исследования показали, что в случае медленного испарения растворителя происходит агрегация фуллеренов и магнитных частиц Бе4 в полистироле, при резком высаживании такой агрегации не происходит объемная доля фуллеренов в обоих случаях , частиц Бе4 5. По данным ПЭМ в случае выпаривания растворителя размер агрегатов увеличивается до 00 нм. Таким образом, авторы на конкретном примере показали, как от способа приготовления композита зависит качество распределения частиц в полимерной матрице. В статье приводятся кривые ДСК нанокомпозитов на основе фуллеренов. Из представленных кривых видно, что в случае резкого высаживания наблюдается только одна ТБ для композита с наполнением фуллеренами, причем она немного превышает температуру стеклования чистого полистирола, которая равна 5 С. В случае же медленного выпаривания растворителя кроме скачка в области 5 С наблюдается пик кристаллизации чистого фуллерена в области С. Это свидетельствует о том, чго при медленном выпаривании растворителя происходит агрегация и образование кластеров фуллеренов. Отсутствие агрегации наполнителя демонстрирует впечатляющее улучшение вискозиметричсских и термических свойств нанокомпозитов.