Статья: Полимерные нанокомпозиты на основе органомодифицированных слоистых силикатов: особенности структуры, получение, свойства
Рис. 13. Получение полимерного нанокомпозита в процессе синтеза самого полимера (insitu) (а) - микрокомпозит, (Ь) - эксфолированный (расшелушенный) нанокомпозит, (с) - интеркалированный нанокомпозит [51]
Реакция полимеризации может быть инициирована нагреванием, излучением или соответствующим инициатором. Очевидно, что при использова-нии этого метода должны получаться наиболее удовлетворительные результаты по степени распределения частиц глины в полимерной матрице. Этоможет быть связано с тем, что раздвижение слоев глины происходит уже в процессе внедрения мономера в межслойное пространство. Это означает, что силой, способствующей расслоению глины, является рост полимерной цепи, в то время как при получении полимерных нанокомпозитов в растворе или расплаве основным фактором достижения необходимой степени распределения глины является лишь удовлетворительное перемешивание. Желательно проводить процесс синтеза нанокомпозита в вакууме или токе инертного газа. Помимо этого, для удовлетворительного диспергирования органоглины в полимерной матрице необходимы большие скорости перемешивания.
Метод получения полимерных нанокомпозитов в расплаве (экструзионный) состоит в смешении расплавленного полимера с органоглиной. В ходе интеркаляции полимерные цепи в существенной степени теряют кон-формационную энтропию. Вероятной движущей силой для этого процесса является важный вклад энтальпии взаимодействия полимер-органоглина при смешении. Стоит добавить, что полимерные нанокомпозиты на основе органоглин успешно получают экструзией [22]. Преимуществом экструзи-онного метода является отсутствие каких-либо растворителей, что исключает наличие вредных стоков, скорость процесса значительно выше, технологическое оформление производства - более простое. То есть для получения полимерных нанокомпозитов в промышленных масштабах экструзионный метод является наиболее предпочтительным, требующим меньших затрат на сырьё и обслуживание технологической схемы.
При получении полимер-силикатного нанокомпозитов в растворе органосиликат набухает в полярном растворителе, таком как толуол или М-диметилформамид. Далее к нему добавляется раствор полимера, который проникает в межслоевое пространство силиката. После этого проводится удаление растворителя путем испарения в вакууме. Основное преимущество этого метода заключается в том, что "полимер-слоистый силикат" может получаться на основе полимера с низкой полярностью или неполярного материала. Тем не менее, этот метод не находит широкого использования в промышленности по причине большого расхода растворителя [52].
При получении нанокомпозитов на основе различной керамики и полимеров применяется золь-гель-технология, в которой исходными компонентами служат алкоголяты некоторых элементов и органические олигомеры.
алкоголяты подвергают гидролизу, а затем проводят реакцию поликон денсации гидроксидов. В результате образуется керамика из неорганической трехрехмерной сетки. Существует также метод синтеза, в котором полимеризация и образование неорганического стекла протекают одновременно.
Литература
1. Романовский Б.В., Макшина Е.В. Нанокомпозиты как функциональные материалы // Соросовский образовательный журнал. - 2004. - Т. 8, № 2. - С. 50-55.
2. Головин Ю.И. Нанотехнологическая революция стартовала // Природа. - 2004. - № 1.
3. Carter L.W., Hendrics J.G., Bolley D.S. United States Patent. - 1950. №2,531,396;
4. Blumstain A. Bull Chem Soc. - 1961:899-905.
5. Fujiwara S., Sakamoto T Japanese Application № 109,998; 1976.
6. Usuki A., Kojima Y., Kawasumi M., Okada A., Fukushima Y., Kurauchi Т., Kamigatio O. Journal of Appl polym science. 1995;55:119.
7. Usuki A., Koiwai A., Kojima Y., Kawasumi M., Okada A., Kurauchi Т., Kamigaito O. Journal of Appl polym science. 1995;55:119
8. Okada A., Usuki A. Mater Sci Engng. 1995;3:109.
9. Okada A., Fukushima Y., Kawasumi M., Inagaki S., Usuki A., Sugiyama S., Kurauchi Т., Kamigaito O. United States Patent №4,739,007; 1988.
10. Микитаев M.A., Леднев О.Б., Каладжян А.А., Бештоев Б.З., Беда-ноков А.Ю., Микитаев А.К. Полимерные нанокомпозиты на основе органо-модифицированных слоистых силикатов - новый тип конструкционных материалов // II Международная конференция - Нальчик, 2005.
11. J.-H. Chang, Y.U. An, S.J. Kim, S. Im. Polymer, 2003;44:5655-5661.
12. A.K.Mikitaev, A.Y.Bcdanokov, O.B.Lednev, M.A.Mikitaev Polymer/silicate nanocomposites based on organomodified clays/ Polymers, Polymer Blends, Polymer Composites and Filled Polymers. Synthesis, Properties, Application. Nova Science Publishers. New York 2006.
13. D.M. Delozier, R.A. Orwoll, J.F. Cahoon, N.J. Johnston, J.G. Smith, J.W. Connell. Polymer, 2002;43:813-822.
14. Kelly P., Akelah A., Moet A. J. Mater. Sci. 1994. V.29. P.2274-2280.
15. J.-H. Chang, Y.U. An, D. Cho, E.P. Giannelis. Polymer, 2003,44:3715-
16. 3720.
17. 16.Yano K, Usuki A, Okada A. J Polym Sci, Part A: Polym Chem 1997;35:2289.
18. Garcia-Martinez JM, Laguna O, Areso S, Collar EP. J Polym Sci, Part
19. B: Polym Phys 2000;38:1564. Giannelis E. P., Krishnamoorti R., Manias E. Advances in Polymer Scicnce, Vol.138 Springer-Verlag Berlin Heidelberg 1999.
20. D.M. Delozier, R.A. Orwoll, J.F. Cahoon, J.S. Ladislaw, J.G. Smith, J.W. Connell. Polymer, 2003;44:2231-2241.
21. Y.-H. Shen. Chemosphere, 2001 ;44:989-995.