Новые органоглины и полиэтилен-слоистосиликатные нанокомпозиты
Диссертация
Актуальность работы. Развитие производства полимерных композиционных материалов и непрерывное расширение областей их применения тесно связано с успехами в области создания функциональных наполнителей. Это обусловлено тем, что переработка полимерных материалов в изделия предъявляет повышенные требования к наполнителям, которые должны обеспечивать экологическую безопасность, высокую термои… Читать ещё >
Содержание
- ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
- 1. 1. Структура и свойства монтмориллонита
- 1. 2. Органомодификация монтмориллонита
- 1. 3. Полимерные нанокомпозиты на основе слоистых силикатов
- 1. 3. 1. Методы синтеза полимерных нанокомпозитов на основе слоистых силикатов
- 1. 3. 2. Слоситосликатные нанокомпозиты на основе полиолефинов
- 1. 4. Структура полимер-слоистосиликатных нанокомпозитов
- 1. 5. Свойства слоистосиликатных полимерных нанокомпозитов
- ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
- 2. 1. Подготовка исходных реагентов и растворителей
- 2. 2. Характеристики объектов исследования
- 2. 3. Получение органоглины
- 2. 3. 1. Синтез органомодификаторов монтмориллонита
- 2. 3. 2. Методика органомодификации монтмориллонита
- 2. 4. Синтез нанокомпозитов на основе ПЭНД и органомодифицированного монтмориллонита 56 2.4.1 Приготовление образцов полимерных нанокомпозитов для механических испытаний
- 2. 5. Методы исследования
- 2. 5. 1. Рентгеноструктурный анализ
- 2. 5. 2. Метод растровой электронной микроскопии
- 2. 5. 3. Метод трансмиссионной электронной микроскопии
- 2. 5. 4. Метод атомно-силовой микроскопии
- 2. 5. 5. ИК-спектроскопия
- 2. 5. 6. Термогравиметрический анализ
- 2. 6. Механические испытания
- 2. 6. 1. Методы определения стойкости к горению
- 2. 6. 2. Определение плотности нанокомпозитов методом гидростатического взвешивания
- 2. 6. 3. Методика определения показателя текучести расплава
- 3. 1. Разработка новых гуанидинсодержащих органоглин
- 3. 1. 1. Исследование взаимодействия акрилата и метакрилата гуанидина с монтмориллонитом методом ИК-спектроскопии
- 3. 1. 2. Исследование сорбции гуанидинсодержащих мономеров на монтмориллоните 70 3.1.3. Рентгенодифракционные и электронные исследования структуры гуанидинсодержащих органоглин
- 3. 1. 4. Изучение термических характеристик новых гуанидинсодержащих органоглин 75 3.2. Разработка полимерных нанокомпозитов на основе полиэтилена низкого давления и новых гуанидинсодержащих органоглин
- 3. 2. 1. Структура нанокомпозитов на основе ПЭНД/органоглина
- 3. 2. 2. Исследование механических свойств нанокомпозитов на основе полиэтилена и гуанидинсодержащей органоглины
- 3. 2. 3. Термические свойства нанокомпозитов
- 3. 2. 4. Теплофизические свойства нанокомпозитов
- 3. 2. 5. Исследование горючести нанокомпозитов 8 7 3.2.6.Исследование релаксационных свойств полимерных нанокомпозитов на основе разработанных органоглин
Список литературы
- Kryszewski М. Nanointercalates — novel class of materials with promising properties // Synthetic Metals. 2000. — V. 109. — P. 47−54.
- Lagaly G., Pinnavaia T.J. From Clay Mineral-Polymer Interactions to Clay Mineral-Polymer Nanocomposites // J. Appl. Clay Sci. 1999. — V. 15. — P. 312.
- Кристаллохимия и спектроскопия минералов. Киев: Наукова думка, 1984.-437 с.
- Финевич В.П., Аллерт Н. А., Карпова Т. Р., Дуплякин В. К. Композиционные наноматериалы на основе кислотно-активированных монтмориллонитов // Ж. Рос. хим. об-ва им. Д. И. Менделеева. 2007. — Т L1. — № 4. — С. 69−74.
- Карпова Г. В. Глинистые минералы и эволюция в терригенновых отложениях. — М.: Недра, 1978. 408 с.
- Куковский Е.Г. Особенности строения и физико-химические свойства глинистых минералов. — М.: Химия, 1966. — 158 с.
- Blumstein R., Parikh К.К., Malhotra S.L. // J. Polym. Sci. 1971. — V. 9. -P. 1681.
- Электронный ресурс. — Режим доступа: http://ft.utb.cz.
- Beall G.W., Tsipursky S.J. Chemistry and Technology of Polymer Additives / Ed. By S. Al-Malaika, A. Golovoy, C.A. Wilkie. Oxford: Blackwell Science Ltd, 1999.-Ch. 15.
- Weiss A. // Angew. Chem. Int. Ed. 1963. — B. 2. — P. 697.
- Шаркина Э.В. Строение и свойства органоминеральных соединений. — Киев: Наукова думка, 1976.
- Shi Н., Lan Т., Pinnavaia T.J. // Chem. Mater. 1996. — V. 8. — P. 1584.
- Segermann E. // J. Am. Chem. Soc. 1970. — V. 68. — P. 1946.
- Greenland D.J., Laby R.H., Quirk I.P. // Trans. Faraday Soc. 1965. -V. 61.-P. 2031.
- Bower С. A. I I Iowa Agricultural Experiment Station Research Bull. — 1949. V. 362. — P. 39.
- Шаркина Э.В. Строение и свойства органоминеральных соединений. -Киев: Наукова думка, 1976.
- Вдовенко Н.В., Бондаренко С. В., Жукова А. И. Кинетика образования и свойства органофильных минералов // Бентонитовые глины Чехословакии и Украины. — Киев, 1966. — С. 68−75.
- Эйриш М.В. Изучение кристаллической структуры органомонтмориллонитовых комплексов с применением методов электронной микроскопии и микродифракции // Литология^ и полезные ископаемые. 1976. — № 4.
- Горбунов Н.И. Высокодисперсные минералы и методы их изучения. — М.: АН СССР, 1963.
- Hauser Е.А. Leggett М.В. Color reactions between clay and amines // J. Am. Chtm. Soc. 1940. — V. 62. — P. 1811.
- Пат СССР № 1 320 220. Способ получения структурообразоватея для буровых растворов на углеводородной основе / К. Ш. Овчинский, И. З. Файнпггейн, Р. К. Рахматуллин С 09 К 7/06, Заявл. 12.02.86. Опубл. 30.06.87. Бюл. № 24i
- Пат. СССР № 1 816 784. Способ получения органофильного бентонита / И. З. Файнштейн, Н. М. Касвянов С 09 К. 7/00. Заявл. 28.06.91. Опубл. 23.05.93. Бюл. № 19.
- Пат. СССР № 994 541.Способ получения органофильного бентонита / З. А. Литяева, Л. И. Воеводин, Л. П. Вахрушев С 09 К 7/00. Заявл. 29.09:81. Опубл. 17.02.83. Бюл. № 5.
- Smith С. R. Base exchange reactions of bentonites and salts of organic based // J. Am. Chtm. Soc. 1934. — V. 56. — P. 1561.
- Manias E., Touny A., Wu L., Strawhecker K., Lu В., Chung T.C. Polypropylene / Montmorillonite Nanocomposites. Review of the Synthetic Routes and Materials Properties / Chem. Mater. 2001. — V. 13. — P. 3516.
- Wang K. I I., Chung I.J. // Macromolecules. 2002. — V. 35. — P. 5529.
- Kojima Y., Usuki A., Kawasumi M., Okada A., Kurauchi T., Kamigaito O. // J. Polym. Sei. A. 1993. — V. 31. — P. 1755.
- Kojima Y., Usuki A., Kawasumi M., Okada A., Kurauchi T., Kamigaito O. // J. Appl. Polym. Sei. 1993. -V. 49 — P. 1259:
- Lee D.C., Jang L.W. // J. Appl. Polym. Sei. 1996.-V. 61.-P. 1117-
- Noh I-L, Lee D.C. // Ibid. 1999.-V. 74.-P.2811.
- Bandyopadhyay S., Giannelis E.P. // Polym. Mater. Sei: Eng. 2000. -V. 82.-P. 208.
- Choi Y. S, Choi M. H, Wang: K. H-, Kim S.O., Kim Y.K., Ghung I. // J. Macromolecules. 2001. — V. 34. — P. 8978.
- Ghoi Y.S., Xu M: Z., Chung I. // J: Polymer. 2005: — V. 46. — P. 531.,
- Wang D., Zhu J., You Qi, Wilkie G.A. // Ghem. Mater. 2002- - V. 141-P. 2837.
- Parfitt R.L., Greenland D.J. Adsorption of poly (ethylene glycols) — on montmorillonites // Clay Mineral. V. 8: — 1970. — P. 305−323:
- Zhao X., Urano K., Ogasawara S., Adsorption of polyethylene glycol from aqueous solutions on montmorillonite clays. // Colloid Polym. Sei. V. 67. — 1989. -P. 899−906.
- Ruiz-Hitzky E., Aranda P., Casal B-, Galvan J.C. Nanocomposite materials with controlled ion mobility // Adv. Mater. V. 7. — 1995. — P. 601−620.
- Billingham J., Breen C., Yarwood J. Adsorption of polyamine, polyaciylic acid and polyethylene glycol on montmorillonite: an in situ study using ATRFTIR // Vibr. Spectrosc. V. 14. — 1997. — P. 19−34.
- Levy R., Francis C.W., Interlayer adsorption of polyvinylpyrrolidone on montmorillonite // J. Colloid Interface Sei. V. 50. — 1975. — P. 442−450.
- Weimer M., Chen H.5 Giannelis E., Sogah D. // J. Am. Chem: Soc. 1999. -V. 121.-P. 1615.
- Ke Y., Long C., Qi Z. // J. Appl. Polym. Sei. 1999. -V. 71. — P. 1139.
- Sekelik D.J., Nazarenko S.S., Schiraldi D, Hiltner A., Baer E. // J. Polym. Sei. Part B: Polym. Phys. 1999. — V. 37. — P. 847.
- Davis C.H., Mathias L.J., Gilman J.W., Schiraldi D.A., Shields J.R., Trulove P., Sutto Т.Е., Delong H.C. // J. Ibid. 2002. — V. 40. — P. 2661.
- Imai Y., Nishimura S., Abe E. // Chem. Mater. 2002. — V. 14. — P. 477.
- Leu C.M., Wu Z.W., Wei K.H. // J. Ibid. 2002. — V. 14. — P. 3016.
- Messersmith P.B., Giannelis E.P. // J. Ibid. 1994. — V. 6. — P. 1719.
- Lan Т., Pinnavaia T.J. // Ibid. 1994. — У. 6. — P. 2216.
- Lan Т., Kaviratna P.D., Pinnavaia T. // J. Ibid. 1995. — V. 7. — P. 2144.
- Wang Z., Lan Т., Pinnavaia T. // J. Ibid. 1996. — V. 8. — P. 2200.
- Wang Z., Pinnavaia T. // J. Ibid. 1998. — V. 10. — P. 1820.
- Burnside S.D., Giannelis E.P. // Chem. Mater. 1995. -V. 7. — P. 1596. 58. Чвалун C.H., Новокшонова JI.A., Коробко А. П., Бревнов П.Н.
- Полимер-силикатные нанокомпозиты: физико-химические аспекты синтеза полимеризацией in situ // Рос. хим. ж. 2008. — Т. LII, № 5. — С. 52−57.
- Помогайло А.Д. // Высокомолек. соед. 2006. — Т. 48, № 7. — С. 1318.
- Polymer-Clay-Nanocomposites / Ed. By T.J. Pinnavaia, G. Beall. New York: Wiley, 2000.
- Polymer Nanocomposites: Synthesis, Characterization, and Modelong. ACS Symp. Ser. 804 / Ed. By Krishnamoorti R., Vaia R.A. Washington: DC Am. Chem. Soc.-2001.
- Pat. 2,531,396. USA, 1950 («National Lead»). Melt preparation and investigation of properties of toughened Polyamide 66 with SEBS-g-MA and their nanocomposites.
- Pat. 3,084,117. USA, 1963 («Union Oil Company»). Organoclays bonded to polyethylene by ionizing radiation.
- Pat. 10,998. Japan, 1976 («Unitika»).
- Pat. 4,739,007. USA, 1988 («Toyota»). Polymer-blend nanocomposites using nanocompatibilizer and method of manufacture thereof.
- Pat. 5,747,560. USA, 1998 («Allied Signal»). Melt process formation of polymer nanocomposite of exfoliated layered material.
- Alexandre M., Dubois Ph. Polymer layered silicate nanocomposites: preparation, properties and uses of a new class of materials // Mater. Sci. and Eng. -2000. V. 28.-P. 1−63.
- Ray S.S., Okamoto M: Polymer/layered silicate nanocomposites: a review from preparation to processing // Prog. Polym. Sci., 2003 V. 28! — P. 1539−1641.
- Микитаев A.K. Полимерные нанокомпозиты: многообразие структурных форм и приложений / А. К. Микитаев, Г. В. Козлов, Т. Е. Заиков. М.: Наука, 2009. — 278 с.
- Zilg С., Reichert P., Dietsche F., Engelhardt Т., Mulhaupt R. // Kunstoffe. -1998.-V. 88.-P. 1812:
- Giannelis E.P. // Adv. Mater. 1996. — V. 8. — P. 29.
- D’Aquingo R.L. // A litter clay a long way. Chem. Eng, 1999 V. 106. -№ 7.-P. 38−40.
- Wang К.Н., Choi М.Н., Ко С.М., Choi Y.S., Chung I.J. Sinthesis and characterization of maleated polyethylene/clay nanocomposites // Polymer. — 2001. — V. 42.-P. 1918.
- Usuki A., Kato M., Okada A., Kurauchi T. Synthesis of polyethylene clay hybrid // J. Appl Polym Sci. 1997. — V. 63. — P. 137.
- Kato M., Usuki A., Okada A. Synthesis of polyethylene oligomer clay intercalation compounds // J. Appl Polym Sci. — 1997. — V. 66. — P. 1781.
- Kawasumi M., Hasegawa N., Kato M., Usuki A., Okada A. Preparation and mechanical properties of polyethylene clay hybrids. Macromolecules. 1997. -V.30.-P. 6333.
- Kawasumi M., Hasegawa N., Kato M., Usuki A., Okada A. Preparation and mechanical properties of polyethylene clay hybrids using a maleic anhybride-modified-polyethylene oligomer // J. Appl Polym Sci. 1998. — V. 67. — P. 87.
- Perrn-Sarasin F.M., Ton-That Т., Bureau M.N., Denault J. Micro- and nano-structure in polypropylene/clay nanocomposites. Polymer, 2005. — V. 45. — P. 11 624.
- Hasegawa N., Okamoto H., Kato M., Usuki A Preparation and mechanical properties of polypropylene-clay hybrids based on modified polypropylene and organophilic clay // J. Appl Polym Sci. 2000. — V. 78. — P. 1918.
- K00 C.M. Mechanical and rheological properties of the maleated polypropylenelayered silicate nanocomposites with different morpfology // J. Appl Polym Sci. — 2003. — V. 88.-P. 1526.
- Perrn-Sarasin F.M., Ton-That Т., Bureau M.N., Denault J. Micro- and nano-structure in polypropylene/clay nanocomposites // Polymer. 2005. — V. 45. — P. 11 624.
- Wang Y., Chen F., effect of the molecular weight of maleated polypropylenes on the melt compounding of polyprorylene/organoclay nanocomposites // J. Appl Polym Sci. 2005. — V. 97. — P: 1667.
- Герасин B.A., Зубова T.A., Бахов Ф. Н., Баранников А. А., Мерекалова Н. Д., Королёв Ю. М., Антипова Е. М. Структура нанокомпозитов полимер // Na±монтмориллонит, полученных методом смещения в расплаве. Российские нанотехнологии. — Т. 2, № 1—2. — С. 90.
- Modesti A., Lorenzetti F., Bon D., Besco S. Effect of processing conditions on morphology and mechanical properties of compatibilized polypropylene nanocomposites. Polymer. 2005. — V. 97. — P. 1667.
- Электронный ресурс. — Режим доступа: www.plastinfo.ru.
- Wu J., Lerner M.M. // Chem. Mater. 1993. — V. 5. — P. 835.
- Tunney J .J., Detellier C. // Chem. Mater. 1996. — V. 8. — P. 927.
- Jeon H.G., Jung H.T., Hudson S.D. // Polym. Bull. 1998. — V. 41. — P. 107.
- Fisher H.R., Gielgens L.H. // Acta Polymerica. 1999. — B. 50. — P. 122.
- Vaia R.A., Ishii H., Giannelis E.P. // Chem. Mater. 1993. — V. 5. — P. 1694.
- Vaia-R.A., Yasudevan S., Krawiec W., Scanlon L.G., Giannelis E.P. // Adv. Mater. 1995. — V. 7. — P. 154.
- Vaia R.A., Jandt K.D., Kramer E.J., Giannelis E.P. // Macromolecules. -1995.-V. 28.-P. 8080.
- Forte C., Geppi M., Giambertini S., Ruggeri G., Veracini C.A., Mondez B: // Polymer. 1998. — V. 39, № 12. — P. 2651.
- Kurauchi Т., Okada A., Nomura Т., Nishio Т., Saegua S., Deguchi R. // SAE Technical Paper. Japan. 1991. — Ser. 910 584.
- Giannelis E.P., Metrova V., Tse O., Vaia R.A., Sung T. // Proc. Int. Conf. Synthesis and Processing of Ceramics: Scientific Issues. — Pittsburg: PA. 1992.
- Wang M.S., Pinnavaia T.J. // Chem. Mater. 1994. — V. 6. — P. 468.
- Помогайло А.Д., Розенберг A.C., Уфлянд И. Е. Наночастицы металлов в полимерах. М'.: Химия, 2000.
- Сергеев Г. Б. Нанохимия. М.: МГУ, 2003.
- Thomson W. // Phil. Mag. 1871. — V. 42. — P. 448.
- Gibbs J.W. // Collected Works. New Haven, CT: Yale University Press. -1948.-V. 1.-P.210.
- Defay R., Prigogine I., Bellemans A., Everett D.H. Surface Tension and Adsorption. — New York: Wiley, 1966.
- Rennie G., Clifford J. // J. Chem. Soc., Faraday Trans. 1977. — V. 73. -P. 680.
- Jackson C.L., McKenna G.B. // J. Chem. Phys. 1990. — V. 93. — P. 9002.
- Reiss H., Koper G.J.M. // J. Phys. Chem. 1995. — V. 99: — P. 78.
- Vavia R.A. Giannelis E.P. Polymer Melt Intercalation in Organically-Modified Layered Model Predictions and Experiment // Macromolecules. 1997. — V. 30.-P. 8000.
- Ruiz-Hizky E. // Adv. Mater. 1993. — V. 3. — P. 334:
- Lan Т., Kaviratna P. Di, Pinnavaia T.J. On the nature of polyimide-clay hybrid composites // Chem. Mater. 19 941 — V. 6. — P. 573−575.
- Yano K., Usuki A., Okada A., Synthesis and properties of polyimide-clay hybrid films // J. Polym. Sci., A: Polym: Chem. 1997. — V. 35. — P. 2289−2294.
- TortoraM., GorrasiaG., Vittoriaa V., Gallib G., Ritrovatib S., ChiellinibE., Structural characterization and transport properties of organically modified montmorillonite/polyurethane nanocomposites. Polymer. 2002. — V. 43. — P. 6147−6157.
- Мйкитаев A.K., Каладжян А. А., Леднев О. Б., Микитаев M.A., Давыдов Э.М: Нанокомпозитные полимерные материалы на основе органоглин с повышенной огнестойкостью // Пластич. массы. — 2005. № 4. — С. 26−31'.
- Ломакин С. М, Заиков Г. Е. Высокомолек. соед. Б. 2005. — Т. 47, № 1. — С. 104−120:
- Евсикова О.В., Стародубцев, С.Г., Хохлов А. Р. Синтез, набухание и адсорбционные свойства композитов на основе полиакриламидного геля> и бентонита натрия // Высокомолек. соед. Сер. А. 2002. — Т. 44, № 5. — С. 802−808.
- Gilman J.W. Flammability and thermal stability studies of polymer layered-silicate (clay) nanocomposites // Appl. Clay Sci. 1999. -V. 15. — P. 31.
- Gilman G.W., Jackson C.L., Morgan, A.B., Harris R.H., Manias E., Giannelis E.P., Wuthenow M., Hilton D., Phillips, S. // Chem. Mater. 2000. -V. 12.-P. 1866.
- Lomakin S.M., Zaikov G.E. Modern Polymer Flame Retardancy. -Utrecht-Boston: YSP International Sci. Publ, 2003.
- Thomas J. Intercalation Chemistry. London: Acad. Press, 1982.
- Gilman J.W., Kashiwagi Т., Brown J.E., Lomakin S.M., Giannelis E.P., Manias E. // Proc. 43 Int. Symp. SAMPE. Ed. by Kliger, H.S., Rasmussen В., Pilato L.A., Tolle T.B. Anaheim: CA. — 1998. — P. 1053.
- Gilman J.W., Kashiwagi Т., Giannelis E.P., Manias E., Lomakin S.M., Lichtenhan J.D., Jones P. // Fire Retardancy of Polymer. Ed. by Le Bras M., Camino G., Bourbigot S., Delobel R. Cambridge: The Royal Society of Chemistry, 1998.
- Reichert P., Kressler J., Tomahn R., Mulhaupt R., Stoppelmann G. // Acta Polymerica. 1998. — V. 49. — P. 116.
- Castaing R., Guinner A. Adv. in Electctronics Physics. 1960. -V. 13. -P. 317−386.
- Тарасевич Ю.И., Овчаренко Ф. Д. Адсорбция на глинистых минералах. — Киев: Наукова думка, 1975.
- Lagaly G. // Interaction of alkyl amines with different types of layered compounds. Solid State Ionics. 1986. — V. 22. — P. 43.
- Mopapy B.H., Маркова С. А., Овчаренко Ф. Д. // Адсорбция катионных поверхностно-активных веществ на монтмориллоните из водных растворов. Украинский химический журнал. 1981. — Т. 47, № 10. — С. 1058.
- Походня Г. А., Вдовенко Н. В. // Сорбция длинноцепочечных солей аминов на минералах. Украинский химический журнал. 1966. — Т. 32, № 3. -С. 256.
- Rausell-Colom I.A., Salvador P. S. Complexes vermiculite-amino asides // Clay Minerals. 1971. -№ 9. — P. 139−140.
- Бюл. изобрет. № 16 от 05.05.1981, СССР.
- Герасин В.А. и др. // Высокомолек. еоед. А. Т. 47, № 9. — С. 1635−1651.
- Reddy М.М., Rahul К., Gupta S.N. Structure-property relationship of melt intercalated maleated polyethylene nanocomposites // Korea-Australia Rheology.-2007.-Vol. 19.-№ 3.-P. 133−139.
- Hongmei Wang. Effect of silane grafting on the of high-density polyethylene/organically modified montmorillonite nanocomposites, Physics
- Department, Wuhan University, Wuhan 430 072. China, 2008. i
- Джангуразов Б. Ж, Козлов Г. В., Микитаев А. К. Теплостойкость нанокомпозитов полимер/органоглина // Современные наукоёмкие технологии. 2009. — № 11. — С. 31−34.
- Заиков Г. Е. Горение, деструкция и стабилизация полимеров. СПб.: Научные основы и технологии, 2008. — С. 424.