Технология получения наноструктурных полимерных и углеродных композиционных материалов на основе фенолоформальдегидных смол, содержащих комплексы ванадия

• Автор: Урбонайте, Виктория
• Шифр специальности: 05.17.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 180 с. : ил

Содержание.

Список сокращений и условных обозначений.

Введение
ГЛАВА 1. Принципы создания наноструктурных полимерных материалов. Структура и свойства нанокомпозитов

1.1. Металлсодержащие полимерные композиционные материалы.

1.2. Структура и свойства полимерных нанокомпозитов.

.3. Методы стабилизации НРЧ.

1 4. Получение лигандстабилизированных НРЧ в виде комплексов металлов.

1.5. Наноструктурные полимерные связующие для ПКМ.

1.6. Получение углеродных композиционных материалов по

полимерной технологии и их свойства.

ГЛАВА 2. Объекты и методы исследования и анализа.
2.1. Объекты исследования.
2.2. Методы исследования и анализа.
2.2.1. Методы компьютерного химического моделирования.
2.2.2. Методы получения комплексов УФФО и УФ.
2.2.3. Методы определения состава, строения и свойств полученных комплексов УФФО и УФ.
2.2.4. Методы исследования технологических, релаксационных и
эксплуатационных свойств нанокомпозитов на основе ФФС.
2.2.4.1. Технологические свойства.
2.2.4.2. Исследование процессов механической релаксации в наноструктурных связующих на основе ФФС.
2 2.4.3. Исследование структуры фенопластов, содержащих комплексы ванадия.
2.2.4.4. Определение эксплуатационных свойств фенопластов.
2.2.5. Температурная обработка карбонизация фенопластов и
получение углеродных материалов.
2.2.6. Изучение физикохимических характеристик материалов в
процессе карбонизации.
ГЛАВА 3. Моделирование строения и реакций получения комплексных соединений ванадия.
3.1. КХМ строения комплекса УФФО, определение его устойчивой структуры и размеров.
3.2. Моделирование реакции получения комплекса УФ, определение строения и размеров его устойчивых форм.
ГЛАВА 4. Получение и определение состава, структуры и свойств комплексов УФФО и УФ.
4 I. Получение и изучение комплекса УФФО.
4.1.1. Синтез комплекса УФФО.
4.1.2. Определение состава и структуры комплекса УФФО.
4.1.3. Исследование свойств комплекса УФФО.
4.2. Получение комплекса УФ и исследование его состава, структуры и свойств.
4.2.1. Синтез комплекса УФ.
4.2.2. Определение состава и структуры комплекса УФ.
4.2.3. Исследование свойств комплекса УФ.
ГЛАВА 5. Создание новых наноструктурных связующих для ПКМ на основе фенолоформальдегидных смол, содержащих комплексные соединения ванадия УФФО и УФ,
5.1. Получение пресспорошков па основе ФФС, содержащих комплексы ванадия УФФО и УФ.
5.2. Технологические свойства наноструктурных пресспорошков на основе ФФС, содержащих комплексы ванадия УФФО и УФ.
5.3. Исследование процессов механической релаксации в наноструктурных материалах на основе ФФС, содержащих комплексы ванадия.
5.4. Физикомеханические свойства наноструктурных композитов на основе ФФС наноструктурных фенопластов.
ГЛАВА 6. Исследование процесса карбонизации наноструктурных фенопластов и получение углеродных композиционных материалов
Основные выводы. Список литературы.
Список сокращений и условных обозначений.
1С.Ч1 композиционный материал
ПКМ полимерный композиционный материал
МНПКМ металлонаполненный ПКМ
НСПКМ наноструктурный полимерный композиционный материал УМ углеродный материал
УКМ углеродный композиционный материал
ТИМ тугоплавкий материал
НРЧ наноразмерная частица
КХМ компьютерное химическое моделирование
ИК инфракрасная спектроскопия
УФ ультрафиолетовая спектроскопия,
ДТА дифференциальный термический анализ
ТГА термогравиметрический анализ
СВТ спектры внутреннего трения
ЭСМ электронная сканирующая микроскопия
Ме металл
МеО оксид металла
МсС карбид металла
Н наполнитель
Г газ
V ванадий
ФФО бисаминофенолоформальдегидный олигомер
Ф фруктоза
УФФО комплексное соединение ванадия с ФФО
уф комплексное соединение ванадия с Ф
ФФС фенолоформальдегидная смола,
ЛБС жидкий бакелитовый лак
СФП порошкообразное фенольное связующее
С углерод
концентрация по ванадию
показатель кислотности раствора
И пористость материала
р плотность материала,
сГо разрушающее напряжение при сжатии,
а1П1 разрушающее напряжение при сжатии
р объемная доля наполнителя
фт максимальная объемная доля наполнителя
Я среднестатистическое расстояние между частицами
наполнителя в композиционном материале
Тил температура плавления
Гр температура разложения,
Тс тем пература стеклования
Тд температура деструкции
V частота
I длина волны
Т период колебаний
Л логарифмический декремент затухания
то температурная обработка
НТО низкотемперату рная обработка
ВТО высокотемпературная обработка
КО коксовый остаток
Ат потеря массы
УЧ объемная усадка
Р давление.
о
Введение.
Актуальность


НРЧ серебра размером нм в этой же матрице не приводит к появлению проводящих свойств . Проводимость и перколяционные параметры в наносистсмах со статистически распсределенными частицами металла полученных смешением порошков традиционными методами существенно зависят от типа связующего, кинетики отверждения и возникающих при этом внутренних напряжениях , . Например, были получены композиты на основе формальдегидых и эпоксидных смол с введенной медью размер частиц нм методом термовосстановления сульфата меди И, обладающие близкой к металлической и стабильной во времени электропроводностью ру 2 4 Омсм . Были синтезированы полимерные хелатные комплексы Си, 1 и Р с диоксимами 1,5диформ или 1,5диацетил2,6диоксинафталина. Полученные комплексы обладали относительно высокой проводимостью 1СГ 5 ом си1, П0. Ресодержашего полимера по сравнению с полимерами, содержащими другие металлы, связана с наличием двух окисленных различных форм железа . В работе показано, что наноструктурные связующие для Г1КМ на основе комплекса три метил фенолята с Бе обладают повышенной магнитной восприимчвостыо, проницаемостью, и диэлектрической проницаемостью. При этом характеризуются низким коэффициентом отражения излучения равным 3,5. Что позволяет их использовать в качестве антирадарных экранов. Полимерные нанокомпозиты на основе, например, ПММА, ПИ. Г1ВС, ПЭВП и др. Легкость механической обработки и пленкообразуюшие свойства материалов позволяют изготовлять из них различные оптические элементы, полосовые светофильтры. Наиболее часто используют продукты совместной конденсации Аи с большим избытком диацетиленового мономера дифенилбутадиина или с его полимером. Образующиеся металлополимеры содержат 7 металла со средним размером частиц 2нм. Композиционный материал характеризуется 0кратным увеличением оптическог о коэффициента 4. Для получения однородных композиционных материалов, обладающих высокими показателями поглощения и преломления и пригодных для изготовления оптических элементов, используют полимерные прозрачные стекла ПММА с добавками сульфоселенидов переходных металлов, которые могут быть успешно использованы при остеклснении в самолетостроении в качестве прочного, стойкого к высоким температурам антирадарного экрана
Таким образом, введение малых количеств 0,5 5масс. НРЧ способно придавать полимерным материалам специфические свойства без существенного ухудшения, а нередко с улучшением, комплекса физикомеханических и эксплуатационных свойств полимерных материалов, вследетвии модификации свойств на молекулярном уровне. Однако, в литературе практически нет данных по исследованию структуры и свойств наноструктурных полимерных материалов на основе ФФС. Методы получения и стабилизации НРЧ. Образование частицы от атомарного металла до НРЧ происходит в три стадии зародышеобразование частицы, се рост и обрыв роста через следующие состояния рис. Рис. Схема образования частицы от атомарного металла до НРЧ. Процесс кластерообразования зависит от природы металла, условий получения и способа его стабилизации в лиганддефицитном состоянии что является основным при разработке методов получения НРЧ. Известно 3, что чем меньше размер частиц, тем больше их удельная поверхность, энтропия и общая поверхностная энергия. Так, при размере частиц мснсе нм, доля атомов, образующих поверхность, сравнима или даже превышает долю атомов в объеме, что существенно влияет на их термодинамические характеристики, а также химические и физические свойства. Поэтому, в кластерах у атомов, находящихся в приповерхностных слоях имеющих соседей преимущественно с одной стороны, нарушается симметрия в распределении сил, действующих на них, и система переходит в лиганддефицитнос состояние 4. Результатом которого является появление повышенной способности к адсорбции, ионному и атомному обмену. Вследствие чрезвычайно развитой удельной поверхности и повышенной поверхностной энергией НРЧ являются типичными лиофобными коллоидами с низкой агрегативной устойчивостью. РЧ с диаметром нм, состоящие из 3 I О6 атомов 4.