Нанокомпозиционные материалы на основе металлосодержащих наночастиц и термопластичных полимерных матриц: получение и свойства

Металлургия и материаловедение

Материаловедение

2017. Т. 24. № 2. С. 209-222.

Авторы

Бычков А. Н. 1*, Фетисов Г. П. 1**, Кыдралиева К. А. 1***, Соколов Е. А. 2****, Джардималиева Г. И. 3*****

1. Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет), Волоколамское шоссе, 4, Москва, A-80, ГСП-3, 125993, Россия
2. филиал Института энергетических проблем химической физики им. В.Л. Тальрозе РАН, ИПХФ РАН, просп. академика Семенова, 1а, Черноголовка, Московская область, 142432, Россия
3. Институт проблем химической физики РАН, ИПХФ РАН, просп. академика Семенова, 1, Черноголовка, Московская область, 142432, Россия

*e-mail: bnm.90@mail.ru
**e-mail: fetisov901@mail.ru
***e-mail: k_kamila@mai.ru
****e-mail: sokolov@binep.ac.ru
*****e-mail: dzhardim@icp.ac.ru

Аннотация

Методом смешения в расплаве полимера получены композиционные материалы на основе термопластичных матриц линейного полиэтилена низкой плотности, полипропилена и металлосодержащих наночастиц. Методами термического анализа и динамического механического анализа проанализированы термическая стабильность получаемых композиционных материалов, изучены их физико-механические свойства. Композиционные материалы рассматриваемого типа проявляют радиационные защитные свойства по отношению к бета-излучению. Обнаружена высокая корреляция доли проходящего бета-излучения и относительной диэлектрической проницаемости композиционного материала на основе термопластичных полимерных матриц с металлосодержащим наполнителем.

Ключевые слова:

металлосодержащие наночастицы, нанокомпозиционный материал, термолиз, радиационнозащитные свойства, диэлектрические свойства

Библиографический список

  1. Помогайло А.Д., Розенберг А.С., Уфлянд И.Е. Наночастицы металлов в полимерах. – М.: Химия, 2000. – 672 с.

  2. Donnet J.B. Nano- and microcomposites of polymers elastomers and their reinforcement // Composites Science and Technology. 2003. Vol. 63. No. 8, pp. 1085 – 1088.

  3. Помогайло А.Д., Джардималиева Г.И. Металлополимерные гибридные нанокомпозиты. – М.: Наука, 2015. – 494 с.

  4. Ramesh G.V., Porel S., Radhakrishnan T.P. Polymer thin films embedded with in situ grown metal nanoparticles // Chemical Society Reviews. 2009. Vol. 38, pp. 2646 – 2656.

  5. Mbhele Z.H., Salemane M.G., van Sittert C.G.C.E., Nedeljkovic’ J.M., Djokovic’ V., Luyt A.S. Fabrication and characterization of silver-polyvinyl alcohol nanocomposites // Chemistry of Materials. 2003. Vol. 15, pp. 5019 – 5024.

  6. Mendoza C., Pietsch T., Gutmann J.S., Jehnichen D., Gindy N., Fahmi A. Block copolymers with gold nanoparticles: correlation between structural characteristics and mechanical properties. // Macromolecules. 2009. Vol. 42. No. 4, pp. 1203 – 1211.

  7. Помогайло Д.А., Спирин М.Г., Джардималиева Г.И., Скобеева В.М., Смынтына В.А. Спектрально-люминесцентные свойства нанокомпозитов СdS в полимерной оболочке // Вестник Московского авиационного института. 2015. Т. 22. № 2. С. 170 – 177.

  8. Kruenate J., Tongpool R., Panyathanmaporn T. Optical and mechanical properties of polypropylene modified by metal oxides // Surface and Interface Analysis. 2004. Vol. 36, pp. 1044 – 1047.

  9. Wang Z., Wang X., Zhang Z. Nucleating activation and spherical crystals morphology of LLDPE/LDPE/TiO2 nano composites prepared by non-isothermal crystallization // Journal of Dispersion Science and Technology. 2009. Vol. 30, pp. 1231 – 1236.

  10. Помогайло Д.А., Фетисов Г.П., Кокшаров С.А., Помогайло С.И., Кыдралиева К.А. Нанокомпозиты на основе полиэтиленовых пленок, декорированные медью: получение, структура и антикоррозионные свойства // Технология металлов. 2015. № 9. С. 36 – 41.

  11. Ding P., Qu B. Synthesis of exfoliated PP/LDH nanocomposites via melt-intercalation: structure, thermal properties, and photo-oxidative behavior in comparison with PP/MMT nanocomposites // Polymer engineering and science. 2006. Vol. 46. No. 9, pp. 1153 – 1159.

  12. Ji Y., Li B., Ge S., Sokolov J.C., Rafailovich M.H. Structure and nanomechanical characterization of electrospun PS/clay nanocomposite fibers // Langmuir. 2006. Vol. 22. No. 3, pp. 1321 – 1328.

  13. Costantino U., Gallipoli A., Nocchetti M., Camino G., Bellucci F., Frache A. New nano-composites constituted of Polyethylene and organocally modified ZnAl-hydrotalcites // Polymer degradation and stability. 2005, vol. 90, no.3, pp. 586 – 590.

  14. Ciardelli F., Coiai S., Passaglia E., Pucci A., Rugg G. Nanocomposites based on polyolefins and functional thermoplastic materials // Polymer international. 2008. Vol. 57. No. 6, pp. 805 – 836.

  15. Lewis T.J. Interfaces are the dominant feature of dielectrics at the nanometric level // IEEE transactions on dielectrics and electrical insulation. 2004. Vol. 11. No. 5, pp. 739 – 753.

  16. Roy M., Nelson J.K., Mac Crone R.K., Schadler L.S., Reed C.W., Keefe R., Zenger W. Polymer nanocomposite dielectrics – The role of the interface // IEEE transactions on dielectrics and electrical insulation. 2005. Vol. 12. No. 4, pp. 629 – 643.

  17. Tanaka T., Kozako M., Fuse N., Ohki Y. Proposal of a multi-core model for polymer nanocomposite dielectrics // IEEE transactions on dielectrics and electrical insulation. 2005. Vol. 12. No. 4, pp. 669 – 681.

  18. Huang X., Kim C., Jiang P., Yin Y., Li Z. Influence of aluminum nanoparticle surface treatment on the electrical properties of polyethylene composites // Journal of Applied Physics. 2009. Vol. 105. No.1, pp. 104 – 105.

  19. Карякин Ю.В., Ангелов И.И. Чистые химические вещества. – М.: Химия, 1974. –  407 с.

  20. Помогайло А.Д., Джардималиева Г.И. Успехи и проблемы фронтальной полимеризации металлосодержащих мономеров // Высокомолекулярные соединения. Сер. А. 2004. T. 46. № 3. C. 437 – 453.

  21. ГОСТ 11262-80. Плaстмaссы. Мeтoд испытaния нa paстяжeниe. – М.: Изд-во стандартов, 1986. –  16 с.

  22. Qin H., Zhang S., Zhao C., Hu G., Yang M. Flame retardant mechanism of polymer/clay nanocomposites based on polypropylene // Polymer. 2005. Vol. 46. No.19, pp. 8386 – 8395.

  23. Modesti M., Lorenzetti A., Bon D., Besco S. Thermal behavior of compatibilized polypropylene nanocomposite: effect of processing conditions // Polymer Degradation and Stability. 2006. Vol. 91, pp. 672 – 680.

  24. Zanetti M., Bracco P., Coste L. Thermal degradation behavior of PE/clay nanocomposites // Polymer degradation and stability. 2004. Vol. 85. No.1, pp. 657 – 665.

  25. Джардималиева Г.И., Помогайло А.Д., Голубева Н.Д., Помогайло С.И., Рощупкина О.С., Новиков Г.Ф., Розенберг А.С., Leonowicz M. Металлосодержащие наночастицы со структурой ядро – полимерная оболочка // Коллоидный журнал. 2011. Т. 73. № 4. С. 457 – 465.

  26. Sowka E., Leonowicz M., Andrzejewski B., Pomogailo A.D., Dzhardimalieva G.I. Processing and properties of composite magnetic powders containing Co nanoparticles in polymeric matrix // Journal of Alloys and Compounds. 2006. Vol. 423, pp. 123 – 127.

  27. Bloom P.D., Baikerikar K.G., Anderegg J.W., Sheares V.V. Fabrication and wear resistance of Al-Cu-Fe quasicrystal-epoxy composite materials // Materials Science and Engineering. A. 2003. Vol. 360. No. 1-2, pp. 46 – 57.

  28. Kaloshkin S.D., Tcherdyntsev V.V., Danilov V.D. Preparation of Al-Cu-Fe quasicrystalline powdered alloys and related materials by mechanical activation // Crystallography Reports. 2007. Vol. 52. No. 6, pp. 953 – 965.

  29. Schwartz C.J., Bahadur S., Mallapragada S. K. Effect of crosslinking and Pt-Zr quasicrystal fillers on the mechanical properties and wear resistance of UHMWPE for use in artificial joints // Wear. 2007. Vol. 263, pp. 1072 – 1080.

  30. Новиков Л.С., Милеев В.Н., Воронина Е.Н., Галанина Л.И. Маклецов А.А., Синолиц В.В. Радиационные воздействия на материалы космической техники // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. 2011. № 3. С. 32 – 48.

  31. Головин Ю.И., Дмитриевский А.А., Пушнин И.А., Сучкова Н.Ю. Обратимое изменение микротвердости кристаллов Si, вызванное малодозовым облучением электронами при комнатной температуре // Физика твердого тела. 2004. Т. 46. № 10. С. 1790 – 1792.

  32. Дмитриевский А.А., Ефремова Н.Ю., Шуклинов А.В. Влияние низкоинтенсивного бета-излучения на склонность к образованию трещин при индентировании кремния // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. 2011. № 4. C. 63 – 64.

  33. Бычков А.Н., Джардималиева Г.И., Фетисов Г.П., Вальский В.В., Голубева Н.Д., Помогайло А.Д. Получение и характеристика металлополимерных нанокомпозитов с радиационно-защитными свойствами // Технология металлов. 2015. № 11. C. 2 – 9.

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 1994-2019