УДК541.183.2.678

КИНЕТИКА КРИСТАЛЛИЗАЦИИ ПОЛИМЕРНЫХ НАНОКОМПОЗИТОВ НА ОСНОВЕ ПОЛИАМИДА 12, МОДИФИЦИРОВАННОГО НАНОЧАСТИЦАМИ Cr2O3

Шаповал Е.С., Зуев В.В.


Читать статью полностью 

Аннотация

 Методом полимеризации in situ получены полимерные композиты на основе матрицы полиамида 12, наполненные 0,1–10 вес.% наноразмерными частицами Cr2O3. В результате выполненных исследований был разработан метод синтеза полимерных нанокомпозитов на основе матрицы полиамида 12, наполненной наноразмерными магнитными частицами Cr2O3, обеспечивающий равномерное встраивание наполнителя в полимерную матрицу без образования агломератов наночастиц. Проведены механические испытания на сжатие образцов и показано, что механические свойства полимерных композитов (модуль Юнга, предельная прочность) понижаются на 20–30% по сравнению с немодифицированным полиамидом 12, синтезированным по выбранной методике. С помощью электронной микроскопии и дифференциальной сканирующей калориметрии определено влияние наполнителя на морфологию и кинетику кристаллизации полимерных нанокомпозитов. Получены значения степени кристаллизации, константы скорости кристаллизации для различных интервалов переохлаждения и параметры уравнений Аврами. Показано, что первичная нуклеация происходит по атермическому механизму и наноразмерные частицы не являются зародышами кристаллообразования. Установлено, что наночастицы встраиваются в полимерную матрицу и равномерно распределяются в кристаллитах. Результаты работы могут быть полезны при создании сенсоров электрических и магнитных полей, создании микроразмерных механических устройств, а также использованы при разработке новых материалов для 3D-принтеров. 


Ключевые слова:  наночастицы Cr2O3 оксида хрома (III), полимерные нанокомпозиты, механические характеристики нанокомпозитов, кинетика кристаллизации, уравнение Аврами

Список литературы
1. Treacy M.M.J., Ebbesen T.W., Gibson J.M. Exceptionally high Young's modulus observed for individual carbon nanotubes // Nature. 1996. V. 381. N 6584. P. 678–680.
2. Spitalsky Z., Tasis D., Papagelis K., Galiotis C. Carbon nanotube–polymer composites: chemistry, processing, mechanical and electrical properties // Progress in Polymer Science. 2010. V. 35. N 3. P. 357–401.
3. Yoo H., Moon S.-K., Hwang T., Kim Y.S., Kim J.-H., Choi S.-W., Kim J.H. Multifunctional magnetic nanoparticles modified with polyethylenimine and folic acid for biomedical theranostics // Langmuir. 2013. V. 29. N 20. P. 5962–5967.
4. Zuev V.V. The mechanisms and mechanics of the toughening of epoxy polymers modified with fullerene C60 // Polymer Engineering and Science. 2012. V. 52. N 12. P. 2518–2522.
5. Makhlouf S.A., Bakr Z.H, Аl-Attar H., Moustafa M.S. Structural, morphological and electrical properties of Cr2O3 nanoparticles // Materials Science and Engineering B: Solid-State Materials for Advanced Technology. 2013. V. 178. N 6. P. 337–343.
6. Athreya S.R., Kalaitzidou K., Das S. Mechanical and microstructural properties of Nylon-12/carbon black composites: selective laser sintering versus melt compounding and injection molding // Composites Science and Technology. 2011. V. 71. N 4. P. 506–510.
7. Razzaq M.Y., Anhalt M., Frormann L., Weidenfeller B. Thermal, electrical and magnetic studies of magnetite filled polyurethane shape memory polymers // Materials Science and Engineering A. 2007. V. 444. N 1. P. 227–235.
8. Buxbaum G., Pfaff G. Industrial Inorganic Pigments. 3rd ed. Wiley-VCH, 2005. 315 p.
9. Park D.-H., Hwang S.-J., Oh J.-M., Yang J.-H., Choy J.-H. Polymer-inorganic supramolecular nanohybrids for red, white, green, and blue applications // Progress in Polymer Science. 2013. V. 38. N 10–11. P. 1442–1486.
10. Горбунова Е.В., Деев Е.С., Куличихин С.Г., Рябов Е.А. Кинетические особенности полимеризации капро- и додекалактама в присутствии окислов титана, хрома, цинка и циркония // Пластические мас- сы. 1981. № 10. С. 12–19.
11. Зуев В.В., Иванова Ю.Г. Полимерные нанокомпозиты на основе полиамида 6, модифицированного фуллероидными наполнителями // Высокомолекулярные соединения. 2011. Т. 53. № 5. C. 733–738.
12. Шаповал Е.С., Зуев В.В. Полимерные нанокомпозиты на основе полиамида 12, модифицированного наночастицами // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2013. № 4 (86). C. 92–95.
13. Zhang J., Xu S., Kumacheva E. Polymer microgels: reactors for semiconductor, metal, and magnetic nanoparticles // Journal of American Chemical Society. 2004. V. 126. N 25. P. 7908–7914.
14. Помогайло А.Д., Розенберг А.С., Уфлянд И.Е. Наночастицы металлов в полимерах. М.: Химия, 2000. 672 с
15. Naffakh M., Marco C., Gomez M.A., Jimenez I. Novel melt-processable nylon 6/ inorganic fullerene-like WS2 nanocomposites: complex isothermal crystallization kinetics and melting behaviour // Materials Chemistry and Physics. 2011. V. 128. N 1–2. P. 265–273.
16. Plummer C.J.G., Zanetto J.-E., Bourban P.-E., Manson J.-A.E. The crystallization kinetics of polyamide-12 // Colloid and Polymer Science. 2001. V. 279. N 4. P. 312–322.
17. Avrami M. Kinetics of phase change. I General theory // The Journal of Chemical Physics. 2004. V. 7. N 12. P. 1103–1112.


Creative Commons License

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License
Информация 2001-2019 ©
Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики.
Все права защищены.

Яндекс.Метрика