Композиционные материалы на основе полипропилена и наноразмерных наполнителей

• Автор: Чуков, Николай Александрович
• Шифр специальности: 02.00.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Нальчик
• Количество страниц: 110 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

Глава 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

IЛ. Производство и свойства полипропилена.

1.1.1 Производство полипропилена.

1.1.2 Свойства полипропилена.

1.2. Модификаторы полипропилена.

1.3. Композиты на основе полипропилена

Глава 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

2.1. Характеристика используемых материалов

2.1.1. Полипропилен 3

2.1.2. Карбонат кальция
2.1.3 Глобулярньтй наноуглерод.
2.1.4 Углеродные нанотрубки Тауниг.
2.1.5. Органомодифицированные слоистые силикаты.
2.2 Методика приготовления нанокомпозитов.
2.3 Методики проведения испытаний.
2.3.1. Методика проведения испытаний на растяжение.
2.3.2 Методика проведения испытаний на твердость по
Шору шкала Д.
2.3.3 Методика измерения показателя текучести расплава
ПТР.
2.3.4 Методика измерения ударной вязкости по Шарпи
с надрезом.
2.3.5 Методика проведения дифференциальной сканирующей калориметрии ДСК.
2.3.6 Метод растровой электронной микроскопии.
Глава 3. Механические свойства композитов на основе полипропилена.
3.1 Свойства композитов полипропиленкарбонат кальция
3.1.1 Влияние карбоната кальция на модуль упругости композитов на основе полипропилена.
3.1.2 Влияние карбоната кальция на предел текучести при растяжении композитов на основе полипропилена.
3.1.3 Влияние карбоната кальция на ударную вязкость
по Шарп и с надрезом композитов на основе полипропилена.
3.1.4 Свойства нанокомпозитов полипропиленкарбонат кальция.
3.2 Свойства нанокомпозитов на основе полипропилена, наполненных углеродными частицами.
3.2.1 Влияние углеродных наполнителей на модуль упругости композитов на основе полипропилена.
3.2.2 Влияние углеродных наполнителей на предел текучести при растяжении композитов на основе полипропилена.
3.2.3 Влияние углеродных наполнителей на ударную вязкость по Шарли с надрезом композитов на основе полипропилена.
3.2.4 Свойства нанокомпозитов полипропилен и углеродных наноразмерных наполнителей.
3.3 Свойства нанокомпозитов на основе полипропилена, наполненных модифицированными слоистыми силикатами. Выводы
Список литературы


Исследования, проводимые в данной работе, направлены на выявление зависимостей физических свойств нанокомпозитов на основе полипропилена от вида и количества нанонаполнителей различной природы. В качестве таких наполнителей выбраны глобулярный наноуглсрод, нанотрубки таунит, наноразмерный карбонат кальция, а также органомодифицированные слоистые силикаты. Этот ассортимент включает в себя дисперсные, волокнистые и пластинчатые наночастицы. Сравнение эффекта от введения наноразмерных наполнителей с подобным эффектом от введения микроразмерных наполнителей одинаковой природы позволит расширить представления о механизмах армирования полимерной матрицы. Цель и задачи работы. Целью данной работы являлась разработка наноко. Научная новизна работы. Разработаны методики получения нанокомпозитов на основе изотактического полипропилена, наполненного глобулярным наноуглеродом, нанотрубками таунит, слоистыми силикатами и наноразмерным карбонатом кальция. Выявлены особенности концентрационных зависимостей физикомеханических свойств полученных нанокомпозитов. Установлены оптимальные количества наноразмерных наполнителей для достижения максимальных значений отдельных физикомеханических характеристик модуль упругости, предел текучести при растяжении, ударная вязкость по Шарпи с надрезом изученных нанокомпозитов. На основе исследования морфологических и теплофизических свойств новых нанокомпозитов, предложены механизмы армирования полипропиленовой матрицы наноразмерными частицами. Исследовано влияние природы органических модификаторов слоистых силикатов на основные физикомеханические свойства нанокомпозитов полипропилен органомодифицированный слоистый силикат. Установлен наиболее эффективный модификатор слоистого силиката. Практическая значимость работы. Изучены эксплуатационные и технологические свойства полипропилена при введении в него наноразмерных частиц различной природы. Результаты работы могут быть использованы при создании полимерных нанокомпозиционных материалов на основе полипропилена конструкционного назначения, а также в производстве труб и пленок упаковочного назначения. Взаимодействие между полипропиленом и наполнителем зависит от размера наполнителя. Механизм влияния па полипропилен наноразмерных наполнителей отличается от подобного механизма наполнителей микронного размера. С точки зрения улучшения физикомеханических свойств наноразмерные наполнители имеют преимущества. Введение малых количеств от 0,5 до 3 масс различных наноразмерных наполнителей позволило увеличить ударную вязкость по Шарпи с надрезом до , модуль упругости при растяжении до , предела текучести при растяжении до по сравнению с исходным полипропиленом. Эффективность модификатора слоистого силиката зависит от обеспечиваемой им адгезии между полипропиленом и наполнителем. Среди исследованных модификаторов слоистых силикатов наиболее эффективным оказался мелями н. Личный вклад автора. Диссертация представляет собой итог самостоятельной работы автора. Автору принадлежит выбор направления работ, постановка задачи, методов и объектов исследования, трактовка и обобщение полученных результатов. Соавторы работ участвовали в обсуждении полученных результатов. Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на Международном форуме по нанотехнологиям Яи8папо1есЬ г. Москва, г. Всероссийской конференции по физической химии и нанотехнологиям НИФХИ г. Москва, г. IV Международной научнопрактической конференции Новые полимерные композиционные материалы г. Нальчик, г. Втором международном форуме по нанотехнологиям Яипапо1есЬ г. Москва, г. V Международной научнопрактической конференции Наноструктуры в полимерах и нанокомпозиты г. Нальчик, г. Публикации по материалам диссертации опубликовано 7 печатных работ 2 статьи в отечественных журналах, входящих в перечень ВАК и 5 публикаций тезисов в сборниках трудов научных конференций. Структура и объем работы Диссертация включает в себя введение, литературный обзор, экспериментальную часть, обсуждение результатов, выводы и список использованной литературы.