Адсорбционное модифицирование слоистых силикатов для получения полимер-силикатных нанокомпозитов

• Автор: Покидько, Борис Владимирович
• Шифр специальности: 02.00.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 117 с. : ил.

Введение.

1. Литературный обзор

1.1. Строение и свойства слоистых силикатов

1.2. Адсорбция на глинистых минералах.

1.3. Нанокомпозиционныс материалы на основе слоистых силикатов, модифицированных органическими катионами
1.3.1. Способы получения нанокомпозитов на основе модифицированных слоистых силикатов.

1.3.2. Факторы, влияющие на создание нанокомпозитов

1.3.3. Свойства полимерных нанокомпозитов на основе слоистых силикатов

1.4. Выводы по литературному обзору.

2. Экспериментальная часть

2.1. Объекты исследования.

2.2. Методы исследования
3. Результаты и обсуждение
3.1. Исследование адсорбции органических катионов на поверхностях водный растворвоздух и водный раствор слоистый силикат
3.1.1. Ссдиментационный анализ бентонитовых суспензий
3.1.2. Исследование адсорбции органических катионов на границе растворвоздух. Расчет структурных параметров адсорбционного слоя
3.1.3. Исследование адсорбции органических катионов из раствора на поверхности слоистых силикатов.
3.1.4. Изучение структуры монтмориллонита, обработанного органическими катионами, методом РФА.
3.1.5. Исследование структуры поверхности слоистых силикатов методом низкотемпературной адсорбции азота.
3.1.6. Влияние КОЕ слоистого силиката и условий получения
адсорбционных комплексов на их структуру.
3.2. Исследование структуры и свойств эластомерных композитов со
слоистыми силикатами
3.2.1. Изучение структуры и свойств полиизопрсновых композитов со слоистыми силикатами, полученных на вальцах
3.2.2. Изучение структуры и свойств эластомерных композитов с
модифицированными слоистыми силикатами, полученных в растворе и в водноуглеводородной среде.
3.2.3. Изучение структуры и свойств нанокомпозитов на основе
полиизопренового каучука и бентонита, модифицированного олигобутадиеном с концевыми аминогруппами
3.3. Рекомендации для практического использования
3.3.1. Использование модифицированного бентонита для создания композиционных прогивостарителей на основе эвтектических сплавов.
3.3.2. Применение модифицированного бентонита в рецептуре резиновых смесей для протектора с зимним рисунком.
4. Выводы
5. Библиографический список
6. Приложения
ВВЕДЕНИЕ


Идеальным трехслойным пакетом, в слоях которого отсутствуют изоморфные замещения, обладает пирофиллит, имеющий химическую формулу Л8йОюОН2. Благодаря наличию межиакетных пустот в решетке пирофиллита легко протекают различные замещения, приводящие к возникновению заряда. При заряде пакета 0, свойства пирофиллита сильно изменяются, и продукты подобных замещений выделяются в отдельную минеральную группу смектитов. Типичный состав монтмориллонита выражается формулой Са, , Ыа, Ко. А.7Ро. ОН2 Щ Предельным случаем изоморфного замещения является вышеупомянутый минерал мусковит, у которого заряд одного пакета составляет 1. Промежуточное положение, между мусковитом и смектитами занимают минералы, относящиеся к группе гидрослюд, в которых заряд несколько меньше единицы, и в межиакетных пустотах имеется некоторое количество молекул воды. Однако ни пирофиллит, ни иллит не способны к набуханию. Напротив, расстояние между слоями в смектитах может намного превышать толщину самого пакета. Характерными для смектитов величинами является базальное расстояние с, т. Ад рис. Рис. Фактически заряд формульной единицы смектитов колеблется от 0,2 до 0,6, а емкость катионного обмена составляет от 0,7 до 1,3 мгэквг. Кроме того, в случае природных образцов смектитов можно говорить только о преимущественном характере изоморфных замещений. Например, в различных монтмориллонитах отношение ионов к ионам А1 в октаэдрических сетках может варьироваться от до , а отношение ионов А1 к ионам в тетраэдрах может колебаться от 1 до 1. Возможность удаления друг от друга двух соседних слоев глинистого минерала при набухании определяется главным образом двумя факторами положением центра отрицательного заряда, плотностью отрицательного заряда и природой межслоевого катиона. В случае незаряженных или слабо заряженных силикатов взаимодействие между слоями происходит за счет сил ВандерВаальса. Притяжение между соседними слоями, несущими отрицательный заряд осуществляется, кроме тою, через притяжение каждого из соседних слоев к межслоевому катиону. Е М. Я расстояние между центром катиона и центром тяжести электрического заряда микроаниона. Уравнение 1. Кроме того, последние сильнее взаимодействуют с водой, что приводит к дополнительному увеличению расстояния между слоями. С другой стороны, энергия взаимодействия зависит от расстояния между зарядами и от их плотности. Поэтому вермикулиты и гидрослюды неспособны к неограниченному набуханию, так как, в отличие от смектитов. В случае однозарядных межслоевых катионов ВандерВаальсовы и электростатические силы притяжения между слоями становятся меньше, по сравнению с полизарядными катионами, поскольку каждый из обменных катионов компенсирует дефицит положительных зарядов только в одном слое. Гидратированный катион с увеличенными размерами не допускает сближения слоев до контактного расстояния, на котором в достаточной мерс проявляются межмолекулярные силы притяжения. Только при температуре выше 0С слои сближаются и монтмориллонит теряет способность к набуханию 2. Определение катионной обменной емкости КОЕ слоистых силикатов. Под емкостью катионного обмена понимают способность катионита обменивать собственные катионы на обменные. Она определяется числом ионогенных групп, поэтому теоретически является постоянной величиной. Полная статическая емкость характеризует общее число ионогенных групп в миллиэквивалентах, приходящееся на единицу массы воздушносухого ионита. Применительно к почвам или, например, бентонитовым глинам, иод емкостью поглощения, согласно Гедройцу 3, следует понимать сумму всех содержащихся в образце катионов, способных к обмену. Слоистые монтмориллонитовые минералы имеют емкость среднюю между емкостью типичных природных ионитов цеолитов 0,2 0,3 мгэквг и емкостью синтетических ионитов , иногда мгэквл. Для монтмориллонита характерны значения порядка 0,,5 мгэквг 4. Обменная емкость в случае монтмориллонита и некоторых другах глинистых минералов обусловлена не только существованием катионов, способных к обмену, но также наличием нарушенных связей на боковых гранях до от общей обменной емкости и незначительным вкладом краевых гидроксильных групп.