Получение композиционных материалов на основе эпоксидного олигомера и нанонаполнителей

• Автор: Тренисова, Анастасия Львовна
• Шифр специальности: 05.17.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 146 с. : ил.

Введение

1. Литературный обзор

1.1. Композиционные материалы, их особенности

1.2. Эпоксидные связующие

1.3 Нанокомпозиты на основе слоистых силикатов

1.4 Нанокомпозиты на основе углеродных нанотрубок

1.5 Нанокомпозиты , содержащие наноалмазы

2. Объекты и методы

2.1 Объекты исследования

2.2 Методы исследования

3. Обсуждение результатов.

3.1 Наполненные композиции
3.2 Изучение влияния нанонаполнителей на процесс отверждения исследуемых композиций
Используемые сокращения
ДАДФС диаминдифенилсульфон
ММТ монтмориллонит
МУНТ многослойные нанотрубки
НА наноалмазы
ОУНТ однослойные углеродные нанотрубки
УДА ультрадисперсионные детонационные наноалмазы УНВ углеродные нановолокна
УНТ углеродные нано трубки.
1. Литературный обзор
1.1. Композиционные материалы, их особенности
Одним из интереснейших и перспективных направлений в науке о полимерах и материаловедении последних лет является разработка принципов получения полимерных нанокомпозитов. По определению, композиционными называют материалы, состоящие из двух или более фаз с четкой межфазной границей. 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. Удельные механические характеристики композитов нормированные на плотность заметно выше, чем у исходных компонентов. Именно благодаря усиливающему эффекту композиты отличаются от наполненных полимерных систем, в которых роль наполнителя сводится к удешевлению цены конечного продукта или же к приданию материалу специальных свойств, но при этом заметно снижаются механические свойства материала.
Композиционные материалы различаются типом матрицы органическая, неорганическая, ее методом переработки термопласт, реактопласт, типом усиливающих элементов, их ориентацией изотропная,
однооспоориентированная и непрерывностью. Механические свойства композитов зависят от структуры и свойств межфазной границы. Так, сильное межфазное взаимодействие между матрицей и волокномнаполнителем обеспечивает высокую прочность материала, а значительно более слабое межфазное взаимодействие ударную прочность. В обычных композиционных материалах фазы, как правило, имеют микронные и субмикронные размеры. 1аблюдаемая тенденция к улучшению свойств наполнителя усиливающего элемента при уменьшении его размеров объясняется снижением его микроскопической дефектности. Однако в целом физические свойства конечного композита не могут превосходить свойств чистых ко.мпонентов1.
Композиционные материалы представляют собой армированные или наполненные полимеры.
Введение


Частицы микрогеля образуются на начальной стадии реакции или в определенный момент, тогда можно наблюдать две критические точки, одна из которых соответствует началу образования микрогеля, другая соответствует реологическому переходу от жидкого состояния материала к потере текучести и образованию трехмерной пространственной сетки. Оптическая плотность возрастает задолго до гелеобразован ия реакционной среды. Это является следствием образования частиц, равных по размеру длине волны, т. При достижении определенной степени конверсии возможно образование более или менее крупных областей, включающих ансамбль связанных между собой цепей, которые называются микрогелем. Согласно структурной теории гелеобразования, развитой в работах Т. Э. Липатовой , формирование сетки проходит через стадию образования областей локальной упорядоченности, возникающей вследствие межмолекулярных взаимодействий. Существующая упорядоченность расположения олигомерных молекул делает возможным негомогенное отверждение полимерных систем в результате протекающих при реакции процессов фазового разделения компонентов, вследствие возникающей термодинамической несовместимости. В основе структурной теории гелеобразования лежит положение о том, что физические характеристики среды и уровень межмолекулярных взаимодействий являются определяющими факторами формирования сетки. Сетка, возникающая в области гелеобразования, отличается неравномерностью расстояний между узлами сшивки, причем вначале происходит сшивание агрегатов разветвленных макромолекул, и лишь на более глубоких стадиях гелеобразования они связываются друг с другом проходными цепями с образованием сплошной пространственной сетки. В некоторых случаях картину формирования сетки можно представить следующим образом. Сначала в системе возникают сетчатые частицы коллоидных размеров и в системе существуют золь и гельфракции. Далее происходит процесс одновременного нарастания концентрации и увеличения размеров коллоидных частиц до критического, при котором происходит связывание их в пространственную сетку либо в результате сшивания частиц микрогеля непосредственно между собой, либо через разветвленные макромолекулы, не вошедшие в состав частиц . Этот механизм хорошо иллюстрирует микроскопические исследования процесса отверждения эпоксидного олигомера диамином , которые позволили регистрировать момент образования микрогелей и их последующий рост вплоть до полного сшивания. Наноко. Одними из наиболее перспективных наполнителей при создании полимерных нанокомпозитов являются различные виды глинистых минералов вопервых, получаемые из них наночастицы однородны по размерам и имеют хлопьевидную форму, что должно обеспечивать высокие механические свойства получаемых нанокомпозитов, а вовторых, исходный материал является достаточно легкодоступным. В результате их смешения с полимерами размер полученных частиц может достичь толщины около 1 нм и диаметра от 0 до нм. Благодаря нанометровому размеру частиц, достигаемому диспергированием, нанокомпозиты на основе силикатов проявляют значительно улучшенные механические, термические, оптические и физикохимические свойства по сравнению с чистым полимером или традиционным наполненным полимером при небольшом содержании наполнителя. Улучшения в свойствах могут включать, например, увеличение модуля упругости, прочности, теплостойкости, увеличение газопроницаемости и воспламеняемости. В основе строения пластин большинства глинистых минералов лежат два структурных элемента один элемент состоит из двух слоев атомов кислорода или гидроксильных групп, между которыми в октаэдрической координации расположены атомы алюминия, железа или магния, а второй структурный элемент является кремнекислородными тетраэдрами. Расстояния между атомами кислорода в октаэдре 2, Л, а тетраэдре оно составляет 2,Л. Кислородные атомы в октаэдре являются общими и для тетраэдрического слоя, в результате чего возникают внутренние напряжения, которые приводят к образованию пластин глины с небольшим распределением по диаметру рис.