Polimerni nanokompoziti z glinenimi delci

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "Polimerni nanokompoziti z glinenimi delci"

Ἰωήλ Δράκος
6 χρόνια πριν
Προβολές:

1 Polimerni nanokompoziti z glinenimi delci M. Huskić Kemijski inštitut Laboratorij za polimerno kemijo in tehnologijo

2 Glineni materiali Gline: Alumosilikati, ki vsebujejo še Na, Ca, Mg, Fe, Zn Naravni glineni delci: montmorilonit, hektorit, vermikulit, sljuda Umetne gline: laponit, fluorohektorit, magadiit Plastoviti dvojni hidroksidi: hidrotalcit (Mg-Al, Zn-Al)

3 Polimerni nanokompoziti Kompozitni materiali s polimerno matrico in polnilom katerega vsaj ena dimenzija je manjša od 100 nm. 1. Izboljšanje lastnosti, (mehanske, termične...) 2. Znižanje mase

4 Lastnosti kompozitov Medfazna površina Interakcije med polnilom in matrico Fizikalne - vodikova vez Kemijske - koval. vez

5 Montmorilonit Plastovit alumosilikat: Na x (Al 4-x Mg x )Si 8 O 20 (OH) 4 Specifična površina: 750 m 2 /g Gostota: 2.6 g/cm 3 Razmerje dimenzij CEC meq/100g 1,0-1,5 nm Kationi Na +, Ca 2+

6 Priprava nanokompozitov polimer-mmt 1. Kationska izmenjava s kvarternimi amonijevimi solmi 1,0-1,5 nm 1,5-2,5 nm Kationi Na +, Ca 2+ Kationi amonijevih soli 2. Vrivanje polimera med plasti oz. interkalacija

7 Alternativne metode priprave nanokompozitov 1. Iz kopolimera s kvarterno amonijevo soljo 2. Z enostopenjsko in situ polimerizacijo

8 Polimer - MMT nanokompoziti V glavnem se uporabljajo trije načini priprave 1. Mešanje v talini (PS, PA-6, PEO, PP, PE...) 2. Mešanje v raztopini (PAA, PCL, PLA, HDPE) 3. In situ polimerizacija (PA-6, PS, PMMA, PET, epoksi) Vrivanje ali interkalacija Razplastitev ali eksfoliacija A B C

9 Analiza nanokompozitov Rentgenska difrakcija 2.71 nm nm 0.97 nm θ ( ) 1. MMT 2. Modificirani MMT 3. Nanokompozit PMMA/modificirani MMT

10 Analiza nanokompozitov Transmisijski elektronski mikroskop (TEM) References: Preparation and properties of nylon-1010/montmorillonite nanocomposites by melt intercalation J Appl Polym Sci, Vol. 91, pg , 2004 Zengjun Liu, Peilin Zhou, Deyue Yan

11 1. Dvopolžni ekstruder 2. Gnetilnik Interkalacija v talini

12 Interkalacija v talini Interkalacija v dvopolžnem ekstruderju Uporaba: Priprava termoplastičnih nanokompozitov (PE, PP, PA...) Na lastnosti nastalega nanokompozita vplivajo: 1. Temperatura oz. temperaturni profil 2. Oblika in razpored polžnih elementov 3. Število vrtljajev polžnih vijakov 4. L/D razmerje 5. Vrsta modifikatorja MMT

13 Interkalacija v talini Interkalacija v gnetilniku Uporaba: Priprava termoplastičnih in elastomernih nanokompozitov (NR, EVA, BR...) Na lastnosti nastalega nanokompozita vplivajo: 1. Temperatura 2. Hitrost vrtljajev gnetilnih elementov 3. Čas gnetenja 4. Sestava zmesi 5. Vrsta modifikatorja MMT (primarni, sekundarni amin)

14 Interkalacija v raztopini Ekološko manj primerna, razen za polarne polimere, kjer kot topilo uporabljamo vodo. Na lastnosti nastalega nanokompozita vplivajo: 1. Temperatura 2. Polarnost topila 3. Vrsta modifikatorja MMT 4. Načina izolacije nanokompozita Debelina plasti (nm) Nanofil 8 Nanofil Dielektrična konstanta

15 Interkalacija z in situ polimerizacijo MMT modificiran: s kvarterno amonijevo soljo z iniciatorjem Polimerizacija v masi Polimerizacija v raztopini Suspenzijska polimerizacija Emulzijska polimerizacija

16 Interkalacija z in situ polimerizacijo Na ta način so pripravili prvi pravi nanokompozit PA6/MMT PA-6 s 5% MMT: 40% višjo natezno trdnost, 68% višji modul elastičnosti, 60% višjo upogibno trdnost, 126% višji upogibni modul, povišanje temperature deformacije (HDT) za 90 o C.

17 Lastnosti nanokompozitov Termične lastnosti Temperatura steklastega prehoda Termična stabilnost Toplotni tok (endo gor) PMMA PMMA-MMT Temperatura ( o C) Hitrost razpada (%/min) 25 PMMA/MMT PMMA Temperatura ( C)

18 Lastnosti nanokompozitov Termične lastnosti Kojima Y, Usuki A, Kawasumi M, Okada A, Fukushima Y, Kurauchi T, Kamigaito O, J. Mater. Res. 8, 1185, 1993

19 Lastnosti nanokompozitov Zmanjšanje prepustnosti plinov ter odpornost na topila A B Kompozit Nanokompozit Na zmanjšanje vpliva:interkalacija/eksfoliacija agregacija delcev velikost plasti MMT njihova orientiranost

20 Lastnosti nanokompozitov Nanolook - kompozit na poliestrski osnovi

21 Lastnosti nanokompozitov Mehanske lastnosti Zvišanje trdnosti Zvišanje elastičnega modula Zmanjšanje raztezka pri pretrgu Velike razlike v rezultatih posameznih avtorjev

22 Lastnosti nanokompozitov Mehanske lastnosti Fornes TD, Yoon PJ, KeskkulaH, Paul DR, Polymer 2001, 42, 9929

23 Lastnosti nanokompozitov Mehanske lastnosti Kojima Y, Usuki A, Kawasumi M, Okada A, Fukushima Y, Kurauchi T, Kamigaito O, J. Mater. Res. 8, 1185, 1993

24 Zmanjšanje gorljivosti Lastnosti nanokompozitov Zamenjava za halogenirana polnila

25 Uporaba nanokompozitov polimer/mmt Embalaža: prozorna, z zmanjšano prepustnostjo kisika, lažje recikliranje, daljša življenska doba živil. Gume: Zmanjšanje segrevanja gum, izločanje halogeniranega butilnega kavčuka, lažje recikliranje. Šport: Tenis žogice (uradna žogica Davisovega pokala) Zaščita: Tanjše zaščitne obleke in rokavice z izboljšano kemijsko zaščito in manjšo gorljivostjo za civilno in vojaško rabo. Drugo: Povsod, kjer se zahtevajo določene lastnosti, ki jih lahko zagotovimo z MMT ob majhni masi izdelka

26 Zaključki Nanokompoziti polimer/mmt- materiali sedanjosti in prihodnosti! Relativno enostavna priprava a veliko parametrov, ki vplivajo na kvaliteto. Problemi: Varovanje zdravja, nepoznani učinki nanodelcev.

Σχετικά έγγραφα

Polimerne zmesi so lahko mikrokompoziti, nanokompoziti, strukturirani nanomateriali odvisno od velikosti faz, kristaliničnosti polimernih faz

Polimerne zmesi so lahko mikrokompoziti, nanokompoziti, strukturirani nanomateriali odvisno od velikosti faz, kristaliničnosti polimernih faz POLIMERNE ZMESI Prednosti razvoja novih polimernih zmesi pred razvojem novih polimerov: Nižji stroški R&D Nižje investicije v scale up in komercializacijo produkta Hiter odziv na zahteve trga Edinstvene