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), 125993, г. Москва, Волоколамское шоссе, д. 4
2. филиал Института энергетических проблем химической физики им. В.Л. Тальрозе РАН, ИПХФ РАН, просп. академика Семенова, 1а, Черноголовка, Московская область, 142432, Россия
3. ФГБУН «Федеральный исследовательский центр проблем химической физики и медицинской химии 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.



Скачать статью

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 1994-2024