Синтез и свойства композиционных материалов на основе матриц полиметилметакрилата и полигидроксиэтилметакрилата и наночастиц серебра

• Автор: Музалев, Павел Анатольевич
• Шифр специальности: 05.17.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 166 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

СПИСОК УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР ПОСТАВЛЕННОЙ

ПРОБЛЕМЫ.

1.1 Понятие о нанокомпозитах.

1.1.1 Наночастицы металлов, стабилизированные

полимерными матрицами.

Умные полимерные наноматсриалы.

1.1.3 Агломерация наночастиц.

1.2 Методы получения наноразмерных частиц

1.2.1 Физико механические методы получения наночастиц
1.2.2 Газофазный синтез конденсация наров
1.2.3 Механохимический синтез
1.2.4 Химические методы получении
наночастиц металлов
1.2.5 Плазмохимический синтез
1.2.6 Осаждение из коллоидных растворов
1.2.7 Термическое разложение термолиз
Различные виды матриц стабилизаторов ульградисиерсного состояния
1.4 Эффект просветления в оптике. Физические основы и
применение в технике.
1.5 Нанокомпозиты на основе прозрачных полимеров с
аморфной структурой, получение, свойства.
1.5.1 Нанокомнозиционные материалы на основе прозрачных
полимерных матриц как материал для оптических покрытий.
к главе 1
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ МАТЕРИАЛА НА ОСНОВЕ НАНОЧАСТИЦ МЕТАЛЛОВ. В ПОЗШМЕТИ ЛМЕТ АКРИ ЛАТНОЙ И
ПОЛИГИДРОКСИЭТИЛМЕТАКРИЛАТНОЙ
МАТРИЦАХ
Материалы.
Методика синтеза наночастиц металлов в полиметилметакрилате.
Способ получения наночастиц металлов в
пол и гидроксиэти л метакрилате
Методы исследований
к главе 2
СОСТАВ, СТРОЕНИЕ И СВОЙСТВА
КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ С
АНОЧАСТИЦАМИ СЕРЕБРА,
СТАБИЛИЗИРОВАННЫМИ В МАТРИЦЕ
ПО ЛИМЕТИЛМЕТАКРИЛАТА
Исследование состава и структуры полимерной матрицы
полиметилметакрилата.
Наночастицы серебра в полиметилметакрилате.
Исследование размера наночастиц серебра в ПММА.
Физикомеханические свойства композитов с матрицей
Способ получения толстых пленок серебряного
нанокомпозита с матрицей ПММА на подложке
Исследование свойств серебряных нанокомпозиционных покрытий с матрицей ПММА.
Выводы к главе 3.
Глава 4 ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ, СОСТАВА И СТРУКТУРЫ НАНОКОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ С ЧАСТИЦАМИ СЕРЕБРА НА ОСНОВЕ МАТРИЦЫ ПОЛИГИДРОКСИЭТШI МЕТАКРИЛАТА.
4.1 Механизм полимеризации гидроксиэтилметакрилата
ГЭМА.
4.2 Изучение кинетических закономерностей полимеризации
4.3 Синтез и исследование структуры, состава серебряных нанокомпозитов с матрицей ПГЭМА
4.4 Физикомеханические свойства нанокомпозитов.
4.5 Нанокомпозиционные покрытия на основе серебряных нанокомиозиций с матрицей ПГЭМА.
4.6 Сравнительная характеристика свойств нанокомпозитов
с полимерными матрицами ПММА и ПГЭМА
Выводы к главе 4
Глава 5 ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОЛИМЕРНЫХ
КОМПОЗИТОВ С НАНОЧАСТИЦАМИ СЕРЕБРА
5.1 Оптические свойства серебряных нанокомпозиционных
покрытий с матрицей ПММА
5.2 Оптические свойства серебряных нанокомпозиционных
покрытий с матрицей ПГЭМА.
5.3 Исследование оптических свойств толстопленочных
нанокомпозиционных покрытий.
Выводы к главе 5
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Одно из интереснейших и перспективных направлений в науке о полимерах и материаловедении последних лет — разработка принципов получения полимерных нанокомпозитов. Что же представляют собой эти материалы нового класса? По определению, композиционными называют материалы, состоящие из двух или более фаз с четкой межфазной границей. На практике же это — системы, которые содержат усиливающие элементы (волокна, пластины) с различным отношением длины к сечению (что и создает усиливающий эффект), погруженные в полимерную матрицу. Композиционные материалы различаются типом матрицы (органическая, неорганическая), ее перерабатываемостью (термопласт, термосет) и степенью аморфности. Механические свойства композитов зависят от структуры и свойств межфазной границы. Эти материалы привлекают внимание, прежде всего, уникальными свойствами входящих в их состав кластеров, образованных разным количеством атомов металла — от десяти до нескольких тысяч. Типичные размеры такого агрегата — от 1 до нм, что соответствует огромной удельной поверхности. Подобные наночастицы отличаются по свойствам (ширине полосы поглощения, спектральным характеристикам, электронному переносу) как от блочного материала, гак и индивидуального атома или молекулы. Наночастицы проявляют также суперпарамагнетизм и каталитические свойства. При использовании кластеров металлов в качестве катализаторов наночастицы стабилизируют, например, в растворе с помощью поверхностно-активных соединений или на подложке из полимерной пленки. В зависимости от того, какие свойства хотят придать конечному продукту, используют либо прозрачный полимер, либо проницаемый, либо электропроводящий и легко перерабатываемый [3]. Стоит отметить еще одно важное направление, развиваемое в разных лабораториях — синтез «умных» полимерных наноматериалов. В его основе лежит молекулярное распознавание и упорядочение составляющих элементов с последующей самосборкой функциональных надмолекулярных структур за счет слабых нековалеитных взаимодействий — ван-дер-ваальсовых и электростатических сил, водородных связей и т. В живом мире примеров подобной самоорганизации не перечесть, это и вирусы, и рибосомы, и белковые волокна, и мембраны, и ферментные комплексы. Все они не синтезируются целиком, а собираются из макромолекулярных субъединиц. Так, одинаковые белковые молекулы, взаимодействуя между собой за счет слабых межмолекулярных сил, образуют геометрически регулярные структуры (спирали, кольца, гексагональные формы), которые упаковываются в плоские слои или трубки. Можно было ожидать, что самоорганизация свойственна не только биополимерам, но и синтетическим макромолекулам. Эту идею удалось подтвердить В. Перчеку, который смоделировал процессы самосборки, характерные для вируса табачной мозаики. Однако он использовал в экспериментах не вирусный белок, а соединения на основе производных галиковой кислоты, имеющие жесткие секторообразные фрагменты в боковых цепях [4]. В настоящее время определены основные этапы и условия их формирования. Исследования самоорганизующихся химических систем продолжаются и приносят интересные результаты. Движущей силой агломерации наночастиц является стремление минимизировать поверхностную энергию. В идеале, при отсутствии помех, частицы объединяются с образованием крупных порошков, представляющих, по существу, разновидность компактного металла. Известны случаи, когда при быстром освобождении частиц от среды происходило мгновенное компактирование наночастиц (иногда с предплавлением) с образованием слитка. Но такие примеры редки. Как правило, имеются кинетические препятствия слиянию наночастиц в компактный материал. Чаще всего таким препятствием является тончайший, как правило, моноатомный слой из легких атомов, и сближение взаимодействующих наночастиц заканчивается на равновесном расстоянии 0, - 0,4 нм. В результате образуются так называемые вторичные частицы, являющиеся той или иной формой объединения наночастиц. Вторичные частицы могут достигать значительных размеров. При этом многие свойства индивидуальных наночастиц сохраняются. Рассмотрим основные методы получения наночастиц.