Нанокомпозиционные материалы на основе полиэтилена и нанопластин графита: синтез, структура, свойства

• Автор: Юхаева, Гузель Равилевна
• Шифр специальности: 02.00.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 112 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

ГЛАВА 1. Литературный обзор

1.1. Графит структура, свойства. Способы получения нанопластин графита

1.2. Методы получения полимерных нанокомпозитов на основе нанопластин графита

1.2.1. Смешение в расплаве

1.2.2. Смешение в растворе полимера

1.2.3. Полимеризация i i

1.3. Методы закрепления металлорганических катализаторов полимеризации олефинов

1.4. Свойства нанокомпозитов

1.4.1. Механические свойства

1.4.2. Барьерные свойства
1.4.3. Электрические свойства
1.4.4. Термические свойства ГЛАВА 2. Экспериментальная часть
2.1. Реагенты и их подготовка
2.2. Описание способа получения нанопластин графита
2.3. Описание методов получения нанокомпозитов
2.3.1. Получение нанокомпозитов методом полимеризации
2.3.2. Получение нанокомпозитов методом смешения в расплаве
2.4. Исследование структуры наполнителей и синтезированных композитов
2.5. Методики исследования свойств синтезированных наполнителя и композитов
ГЛАВА 3. Исследование процесса синтеза и структуры
нанокомпозитов на основе полиэтилена и нанопластин графита
3.1. Определение характеристик наполнителей
3.2. Исследование процессов каталитической активации нанопластин графита и полимеризации этилена на активированном наполнителе. Структура синтезированных нанокомпозитов
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ПО I ЛАВЕ 3
ГЛАВА 4. Свойства нанокомпозитов на основе полиэтилена и
нанопластин графита
4.1. Тсплофизические свойства
4.2. Деформационнопрочностные свойства
4.3. Динамический термомеханический анализ
4.4. Барьерные свойства нанокомпозитов
4.5. Термические свойства
4.6. Электрофизические свойства
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ПО ГЛАВЕ 4
выводы
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Слои связаны между собой слабыми вандсрвальсовыми силами, что приводит к легкости скольжения слоев друг относительно друга и определяет его низкую тврдость и хорошие антифрикционные свойства. Чередование слоев в гексагональной кристаллической решетке можно представить как АВАВ второй слой смещен относительно первого на 0, нм, как изображено на рисунке 1. Чередование слоев в ромбоэдрической решетке АВСАВС третий слой смещен относительно второго в том же направлении на 0, нм. Наиболее распространена в природе гексагональная модификация. Содержание ромбоэдрической модификации в графите может быть от 4 до в зависимости от типа месторождения как правило, 45 . Относительное содержание этой модификации может изменяться при механической или химической обработке. Физические и химические свойства обеих модификаций очень близки. Расстояние между атомами, расположенными в вершинах правильных шестиугольников, равно 0,2 нм, между слоями 0,5 нм. Слоистой структурой графита обусловлена анизотропия твердости, теплопроводности, электропроводности, оптических и других физических свойств 1. Для более эффективного использования графита как наполнителя полимерных матриц, его необходимо расслоить на более тонкие слои нанопластины графита, а в идеале на отдельные слои графита единичный слой атомов углерода, называемые графеном. Рис. Схема кристаллической решетки гексагонального графита. ТПа и 5Х3 Втм К 1 соответственно и электропроводностью. Благодаря малым размерам и высокому характеристическому отношению частиц требуется незначительное количество графена чтобы придать полимерной матрице комплекс улучшенных механических и функциональных свойств. В настоящее время для получения нанослоев 1рафита применяют несколько способов, которые можно условно разделить на две группы. Первая позволяет получать наиболее качественные образцы графена, стабилизированные на подложке. К ним можно отнести методы, основанные на механическом отщеплении или отшелушивании слоев графита, термическом разложении поверхности подложки из карбида кремния, радиочастотного и плазмохимического осаждения из газовой фазы 3, 4. Однако эти методы не предполагают крупнотоннажного производства и не подходят для получения нанослоев графита в качестве наполнителя полимеров. Другая группа методов основана на предварительном образовании интеркалированных соединений графита с последующим разделением на нанослои путем диспергирования в растворителе или термического разложения. Вследствие амфотерных свойств графитовой матрицы и частичного переноса заряда могут быть получены интеркалированные соединения графита ИСГ донорного и акцепторного тина. ИСГ. ИСГ. При этом номер ступени определяется силой окислителя и силой кислоты 5. Гидролиз приводит к разложению ИСГ и образованию аддукта, называемого окисленным графитом. ОГ является дефектным графитом с увеличенным межплоскостным расстоянием 13. Важнейшим свойством ОГ является его способность к расширению в условиях термического удара или под действием микроволновых излучений на сотни процентов в направлении, перпендикулярном базальной плоскости, за счет высокого давления, которое создается в межслоевых пространствах в результате выделения газообразных продуктов разложения функциональных групп и интеркалированных соединений. В результате такого расширения образуется терморасширенный графит ТРГ, который представляет собой высокопористые, червеобразные частицы, состоящие из слабосвязанных графитовых нанослосв. Одна из самых важных технических характеристик ТРГ степень расширения зависит от степени упорядоченности кристаллической структуры исходной матрицы, свойств внедренного вещества ингеркалянта, ступени внедрения, толщины чешуйки исходного графита, конечной температуры и скорости термолиза. При окислении графитовой матрицы существует предел, превышение которого ведет к образованию оксида графита. Оксид графита характеризуется наличием ковалентных углеродкислородных связей, и, как следствие, искаженной структурой слоев, а также плохой проводимостью. Важной особенностью оксида графита является его способность к расслоению в воде и других полярных растворителях 6, что позволяет модифицировать его поверхность различными соединениями.