Nanopolimer szuper koncentrátumok

A polimerek és az anyagtudományok tudományának egyik legígéretesebb irányzata az utóbbi években olyan polimer anyagok előállítása, amelyek jobb vagy új tulajdonságokkal rendelkeznek. Ezek közé tartoznak a legújabban alkalmazott funkcionális anyagok, amelyeket polimer nanokompozitoknak neveznek, és amelyek polimer anyagok széles körében alkalmazhatók.

A kívánt tulajdonságok eléréséhez pigmenteket, inhibitorokat, antioxidánsokat, lágyítószereket, töltőanyagokat és egyéb anyagokat vezetünk be a polimer kompozitokba. Nanokompozitok esetén szervetlen nanorészecskékből (oxidok, nitridek, karbidok, szilikátok stb.) Származó anyagok kerülnek a polimer mátrixba. Ezek szintén a különböző agyagok és polimerek alapú nanokompozitok részét képezik. Ezeknek a szervetlen és szerves komponenseknek az összeegyeztethetetlensége a fő probléma, amelyet az ilyen anyagok létrehozásakor le kell küzdeni.

Ez a probléma megoldható az agyag szerves anyaggal történő módosításával. A módosított agyag (organoclay) előnye az egyszerű agyagnál:

1. Az organoklíák jól diszpergálódnak a polimer mátrixban.
2. A szerves szerkezetek kölcsönhatásba lépnek a polimerlánccal.

Létrehozásához polimer nanokompozitok alapú organoclays használt természetes szervetlen réteges szerkezetű, mint például a montmorillonit, hektorit, vermikulit, kaolin, stb és szaponit. Méretek szervetlen rétegek a sorrendben 200 nm hosszúságú, és 1 nm szélességű. Így az agyagrészecskék lineáris dimenzióinak aránya meglehetősen nagy. Ezek a rétegek rések közötti csoportokat alkotnak, köztük egymásba ágyazottak vagy galériák.

A közbenső rétegeken belüli szervetlen kationok helyettesíthetők más kationokkal. Helyettesítése kationos felületaktív anyagok, mint például a nagy térkitöltésű ammónium- és foszfónium-ionok, növeli a teret a rétegek között, és csökkenti a felületi energiája az agyag és az agyag felületen kölcsönöz hidrofób jellegű. A fenti módon módosított agyagok jobban kombinálhatók polimerekkel, és réteges polimer nanokompozitokat képeznek.

Az ionos szerves agyagmodifikátorokkal együtt olyan nemionos vegyületek is alkalmazhatók, amelyek a hidrogénkötések következtében kötődnek az agyag felületéhez. Bizonyos esetekben a nemionos módosító szerekkel kapott szerves kémiai anyagok kémiailag stabilabbak, mint a kationos módosító szerekkel kapott szerves kókuszok.

A szerves rétegnek a polimer mátrixba történő bevezetésével lehetőség van a polimerek termikus stabilitásának és mechanikai tulajdonságainak javítására. Ezt a szerves tulajdonságok komplexével (könnyedség, rugalmasság, plaszticitás) és szervetlen (szilárdság, hőállóság, kémiai stabilitás) kombinálásával érik el.

A polimer nanokompozit háromféle módon oldható meg: oldatban, olvadékban és polimer szintézis során.

Van egy másik módszer a nanokompozitok előállítására, mint például a szol-gél eljárás. De a szerves kőzeteken alapuló polimer nanokompozitok előállítása során a legszélesebb körben alkalmazott módszerek az ömledékben és a polimer szintézisének során keletkeznek.

A polimer nanokompozitok olvadékban történő előállításának módja az olvadt polimer és a szerves fázis keverése. Érdemes hozzáfűzni, hogy a szerves kőzeteken alapuló polimer nanokompozitok sikeresen extrudálással érhetők el. A polimer nanokompozit előállítása a polimer szintézisének folyamán abból áll, hogy a monomert agyagrétegekbe helyezzük. A monomer a szerves réteg gallériáiban vándorol, és a polimerizáció a rétegek belsejében történik. A polimerizációs reakciót melegítéssel, sugárzással vagy megfelelő iniciátorral indíthatjuk el, a nanokompozit képződése egy sor közbenső lépésben történik (1. ábra).

Az első szakaszban kialakul a taktika - a polimer körülveszi az orgonakrém agglomerátumait. A második szakaszban (Intercalation) a polimer behatol a szerves réteg közbenső rétegébe, aminek következtében a rétegek 2-3 nm-re bővülnek. A harmadik szakaszban (Részleges hámlás) a szerves réteg rétegeinek részleges rétegződése és disorientációja következik be. Az utolsó szakaszban van egy peeling. (Teljes hámlás).

Valójában valamennyi ilyen struktúra jelen lehet a kapott polimer nanokompozitokban, amely attól függ, hogy milyen mértékben oszlik el a szerves réteg a polimer mátrixban. A romlott szerkezet nagyon jó eloszlású. Organoklíma feleslegével és gyenge diszperzióval lehetséges a szerves agglomerátumok jelenléte a polimer mátrixban.

A természetes nanoanyagokon alapuló polimer nanokompozitok előállítása valójában forradalmi folyamat a töltött polimerek előállításában.

A nanofillerek használata lehetővé teszi a SIMULTANEOUS fejlesztést olyan tulajdonságokkal, mint:

• Tűzállóság (hőmérséklet-ellenállás)
• ütésállóság
• vegyi anyag. tartósság
• gátló tulajdonságok (gázáteresztő képesség csökkenése)

Ráadásul a polimer és a fiz.meh súlya gyakorlatilag nem növekszik. a tulajdonságok nem romlanak, mint a szokásos töméseknél, de jelentősen javulnak.

Az egyik jelentős technológiai a műanyagiparban az elmúlt 3-4 év óta a fejlesztés a polimer nanokompozitok, azaz polimer gyanták tartalmazó nanoméretű alkatrészek, mint például a nanoagya-gok vagy a szén nanocsövek. A nanokompozit anyagának kialakulásához 2-5% nanokomponens bevezetése fontos új módszer a gyanta fizikai tulajdonságainak módosítására. A legfontosabb előnyök a mechanikai tulajdonságok javítása, a merevség és a stabilitás növelése, a gátló tulajdonságok javítása, a tűzállóság és az elektromos vezetőképesség növelése. A nagy teljesítményű anyagok új generációinak megteremtéséhez szükséges technológiák folyamatos keresése több iparág érdekeit szem előtt tartva történik. A legszélesebb körben ismert, és az első megtalált kereskedelmi alkalmazás típusok nanoméretű töltőanyagok nanoagya-gok (nanoméretű alumínium-szilikát anyagot szemcsemérettel) és szén nanocsövek. Mindkét komponens kémiai módosítást igényel a felületkezeléssel, amely lehetővé teszi finom diszpergált szerkezet elérését és a gyantához való jó tapadást. Ez a leghasznosabb eredmények eléréséhez szükséges. Jelenleg a nanoklávok a nanokomponensek, amelyeket leginkább a nanokompozit műanyagok használnak, és alacsony költségük miatt a legszélesebb kereskedelmi életképességet élvezik. Mindkét nanocsövek és nanocsövek jobb szerkezeti, termikus, barrier és tűzálló tulajdonságokat biztosítanak a műanyagok számára. Ráadásul a szén nanocsövek növelik az anyagok elektromos vezetőképességét. Azonban, aktívan kutatott és fejlesztett egyéb opcionális töltőanyagok, mint például a szintetikus agyagok, poliéderes oligomer silsesquioxane, szervetlen nanocsövek, nanorészecskék, bárium-szulfát, szilícium-dioxid nanorészecskék, és még a természetes szálak, mint például a len és a kender.

A leggyakrabban használt nanoclay a rétegzett alumínium-szilikát montmorillonit (MMT). A talkummal és a csillámmal ellentétben az MMT rétegezhető, és külön rétegekbe szétosztható 1 nm vastagságú és 70-150 nm széles. A rétegződés jelentősen megnöveli a felület nagyságát. Az agyag polimer kompozitok háromféleképpen oszthatók meg: hagyományos kompozitok, nanokompozitok zárványokkal és rétegzett nanokompozitokkal. Ha a részecskék részlegesen el vannak választva az MMT polimerben (taktoid), akkor ezeket nanokompozitoknak nevezik zárványokkal, és amikor teljesen különálló lemezekre szétválnak, rétegzettnek nevezik őket. A diszperzió és a polimer mátrixgal való keverhetőség javítása érdekében az agyagot korábban módosítani kell, azaz E. a megfelelő felületkezelést elvégeztük. Ezt követően a tapoidokat a lemezekre lemásolják, a nyírófeszültségek hatására a polimerolvadékban való keverés vagy a kémiai reakciók során a mátrix polimerizációja során. Az MMT beépítése a polimer kompozitba, mechanikai tulajdonságai javulnak, például rugalmassági modulus, deformációs hőállóság és karcállóság, hőállóság, stabilitás és tűzállóság növelése; Az agyag teljes rétegződésével a legjobb tulajdonságokat érik el. Az agyag kémiai összetétele meghatározza a szervetlen kationok lemezének felületén való jelenlétét, amely nagy hidrofilitást kölcsönöz a felületnek, következésképpen sok polimer gyantával való összeférhetetlenség. Az agyag-polimer nanokompozit sikeres kialakításához megfelelő felületkezelést kell végezni, csökkentve az agy polaritását, hogy az agyag "organophilic" legyen.

A szerves agyagot hidrofil agyagból nyerhetjük, ha a szervetlen kationokat szerves, például alkil-ammóniumionokkal helyettesítjük. Továbbá MMT lehetnek más agyagok, beleértve a hektorit (magniysilikaty) lemezeken, amelyek nagyon kicsi, és a szintetikus agyagok (például hidrotalcit), amely beszerezhető egy nagyon tiszta formában, a felszínen a lemezek hordozhat pozitív töltést, ellentétben a negatív töltéseinek az MMT felületen.

Nanoklávok technológiai folyamata és tulajdonságai

A nanokompozit előállításához választott technológiai eljárás attól függ, hogy szükség van-e zárványt vagy rétegzett kompozíciót tartalmazó végső anyag előállítására. A formáció a szükséges anyagot, hogy biztosítsák hatékony behatolását a polimer vagy egy prekurzor, a közbenső réteg hézagokat agyag fontos helyes megválasztása a módosított agyag. A polimert beépíthetjük a taktoidokba polimer vagy monomer olvadék formájában, amelyet in situ polimerizálunk. A mostanában sikeresen végrehajtott legfrissebb technológiai folyamatot magas költség jellemzi, ami korlátozhatja az ilyen rendszerek használatát. Létrehozásakor rétegesen nanoszemcsés összetételű polimer, a végrehajtási folyamat során az olvadékban való keverés extrudálással (összetételéhez) függ nyírási, megkönnyítve köteg agyag és kevésbé hatásos lehet, mint az a polimerizáció in situ. A nanokompozitok beadhatjuk hőre keményedő és hőre lágyuló polimerek, beleértve a nejlonok, poliolefinek, például polipropilén, polisztirol, polietilén-tereftalát (PET), etilén-vinil-acetát kopolimerek (EVA), a poliimidek, poliuretánok és epoxigyanták. Mivel a vastagsága a alakok lemezek MMT körülbelül 1 nm, ami kevesebb, mint a látható fény hullámhossza, átlátszóak részecskék, ez egy fontos jellemzője az alkalmazás a csomagolóanyagok gyártása. Ezenkívül az agyagrészecskék lemezei elősegítik a polimer kristályosodását, és több kanyargós diffúziós útvonalat hoznak létre. Ennek köszönhetően a műanyag nanokompozitokban a különböző gázok gátló tulajdonságai javulnak. A műanyag nanokompozitok képessége szénképződésre csökkenti a tűzgátlók kívánt mennyiségét. Ez lehetővé teszi olyan tűzálló poliolefin nanokompozitok előállítását, amelyek alacsonyabb költséggel rendelkeznek, ugyanakkor ezzel egyenértékű tűzállóságot biztosítanak. Az agyagtáblákkal való nanoarmináció növeli a merevséget és az erőt, valamint jelentősen csökkenti a zsugorodást.

A szerkesztőség szerződéses alapon fizet
technikai cikkek, marketing jelentések, receptek, piaci felülvizsgálatok
és egyéb ágazati információk és jogok, amelyek nem a helyükön vannak

A Plastinfo.ru-n közzétett bármely anyag teljes vagy részleges használata,
tömeges, nyomtatott kiadványokban, marketingjelentésekben, csak a hivatkozási jelzéssel engedélyezett
a "Plastinfo.ru" -on és bizonyos esetekben a LLC Plastinfo írásos engedélyével