Розробка та застосування полімерних матеріалів. Пошук раціональних шляхів забезпечення традиційним великотоннажним полімерам міцності. Вплив модифікованого монтморилоніту на структуру та комплекс фізико-механічних властивостей поліаміду та полістиролу.
Аннотация к работе
Монтморилоніт, по-перше, - доступна сировина - основний компонент (до 85%) бентоніту, по-друге, монтморилоніт має особливу матричну структуру, яка забезпечує його унікальні властивості - у водному середовищі первинні кристалічні елементи (пакети) монтморилоніту розпадаються на нанорозмірні елементи структури - шари (ламени), - процес ексфоліації. Дослідження дисертаційної роботи є частиною робіт, які виконуються в рамках держбюджетної теми «Синтез нових елементоорганічних мономерів і полімерів, дослідження фізико-хімічних основ модифікації ними еластомерних і полімерних матеріалів», № держреєстрації 0103U001188; «Розробка методів синтезу нових полімерних матеріалів та нанокомпозитів», № держреєстрації 0106U000251; Грант Президента України GP/F11/0043 “Розробка нанокомпозитів на основі шаруватих силікатів і полімерних четвертинних амонієвих солей (ПЧАС) як носіїв модифікуючих добавок з регульованим комплексом властивостей для використання в процесах гумового виробництва”; Українсько-угорський проект М/100-2005 “Розробка полімерних композитів, армованих базальтовими волокнами”; Українсько-болгарський проект М/228-2006 “Тверді полімерні електроліти на основі полімерних четвертинних амонієвих солей для літієвих джерел струму”. Для реалізації поставленої мети вирішувалися наступні завдання: - визначити характер структури та оптимізувати параметри процесу синтезу монтморилоніту, модифікованого полімерною четвертинною амонієвою сіллю на основі промислової епоксидної діанової смоли ЕД-20; Оптимізовано параметри процесу синтезу: концентрація водної дисперсії монтморилоніту - 1%; температура реакційного середовища 400С; співвідношення монтморилоніт - полімерна четвертинна амонієва сіль 3:1; тривалість процесу - 24 год. Розроблено методику створення полімерних нанокомпозитів з підвищеним рівнем фізико-механічних і теплофізичних показників на основі поліаміду-6, удароміцного полістиролу та модифікованого полімерною четвертинною амонієвою сіллю монтморилоніту.У першому розділі наведено історичний огляд досліджень в галузі розробки полімерних нанокомпозитів з використанням глинистих мінералів, основні характерні типи полімерних матриць та модифікуючих добавок до глинистих мінералів, а також виконано аналіз методів синтезу нанокомпозитів на основі полімерів і модифікованих глинистих мінералів. Також було вивчено вплив співвідношення монтморилоніту та ПЧАС в водній дисперсії на ефект модифікації - вміст ПЧАС в модифікованому монтморилоніті. Як видно з наведеної кореляційної залежності між співвідношенням ПЧАС/монтморилоніт у водній дисперсії та співвідношенням ПЧАС/монтморилоніт у модифікованому монтморилоніті при вмісті ПЧАС 20% різко зростає кількість ПЧАС на поверхні ламенів монтморилоніту, що можна пояснити утворенням асоціатів при концентрації ПЧАС 20%. Дані рентгенівського розсіювання дозволяють стосовно монтморилоніту оцінити ступінь впорядкованості його структури, надають інформацію про періодичність у розташуванні кристалічних шарів (ламенів) монтморилоніту, що дозволяє визначити відстань між кристалічними шарами монтморилоніту, і, як наслідок, маючи інформацію про розміри шарів, ідентифікувати саме нанорозмірний модифікований монтморилоніт. Дослідження вихідного монтморилоніту, модифікованого монтморилоніту і ПЧАС методом ІЧ-спектроскопії також дозволило констатувати наявність ПЧАС в модифікованому монтморилоніті.На підставі систематизації і критичного аналізу літературних даних з питань синтезу та застосування наноструктурованих матеріалів на основі полімерних матриць різної природи та модифікованого монтморилоніту зроблено висновок про актуальність синтезу нанокомпозитів на основі лінійних полімерів і монтморилоніту, модифікованого полімерною четвертинною амонієвою сіллю. Застосування ПЧАС в якості модифікуючої добавки забезпечує підвищення термічної стабільності нанокомпозитів на основі термопластів і модифікованого полімерною четвертинною амонієвою сіллю монтморилоніту, спрощенням технологічного процесу синтезу та реалізацією нових властивостей. Вперше отримано монтморилоніт, модифікований полімерною четвертинною амонієвою сіллю. Встановлено, що оптимальні умови сорбції молекул полімерних четвертинних амонієвих солей монтморилонітом спостерігаються при таких параметрах: концентрація водної дисперсії монтморилоніту - 1%; температура реакційного середовища 400С; співвідношення монтоморилоніт - полімерна четвертинна амонієва сіль 3:1; тривалість процесу - 24 год.