Синтез нанодисперсного наполнителя для полимерных композиционных материалов терморегулирующего назначения
Автор: Павленко Вячеслав Иванович, Черкашина Наталья Игоревна, Павленко Зоя Владимировна
Журнал: Нанотехнологии в строительстве: научный интернет-журнал @nanobuild
Рубрика: Результаты исследований ученых и специалистов
Статья в выпуске: 5 т.8, 2016 года.
Бесплатный доступ
В работе представлены данные по синтезу нанодисперсного наполнителя для неполярных полимерных матриц. В качестве исходного компонента для синтеза нанодисперсного наполнителя в работе использовали водный раствор метилсиликоната натрия, эмпирическая формула CH3-Si(OH)2ONa. Процесс получения наполнителя состоял из нескольких стадий, основными из которых являются: синтезирование геля, получаемого в результате гелеобразования из золей коллоидного раствора - образование геля - превращение свободнодисперсной системы (золя) в связнодисперсную; осаждение геля методом центрифугирования и промывка от ионов Na+; высушивание геля при температуре 100оС с целью получения порошкообразного наполнителя; диспергирование в мельнице до размера частиц 0,1-1 мкм. Для разрушения глобул и уменьшения размера частиц до наноуровня полученное вещество подвергали диспергированию в планетарной мельнице и дальнейшему ультразвуковому воздействию (22 Гц). При исследовании полученного наполнителя использованы рентгенографический, дифференциально-термический и микроскопический методы ис следования. Для количественного определения коллоидного компонента (наночастиц) в исследуемой суспензии использовали метод центрифугирования на больших оборотах. Определено, что содержание наноразмерных частиц (до 200 нм) в полученном веществе - около 10%. Краевой угол смачивания полученного материала составляет 110-120°, что свидетельствует о высоких гидрофобных свойствах синтезированного порошка. Полученный материал обладает высокой дисперсностью, гидрофоб-ностью и устойчивостью кремнийорганического каркаса в температурном интервале до 531оС (отсутствие значимых химических превращений, за исключением реакции дегидрирования и деалкилирования). Термодеструкция синтезированного наполнителя заметно проявляется при температуре более 531оС.
Нанодисперсный, наполнитель, неполярная матрица, гидрофобность
Короткий адрес: https://sciup.org/142211947
IDR: 142211947 | УДК: 623-4 | DOI: 10.15828/2075-8545-2016-8-5-158-174
Synthesis of nanodispersed filler for polymer composite materials of thermostatic purpose
The paper presents data on the synthesis of nanosized filler for nonpolar polymer matrix. Aqueous solution of sodium methylsiliconate with empirical formula CH3-Si(OH)2ONa was used as the base component for the synthesis of nanosized filler. The production process of filler consists of several stages, these are the main ones: synthesizing of gel that was obtained in gel formation from sol colloidal solution - transformation of free-dispersed system (sol) into connected-dispersed one; gel precipitation by centrifugation and washing from ion Na+; gel drying at temperature of 100oC to obtain a powder filler; dispersion in the mill to the particle size of 0,1-1 microns. To destroy globules and diminish particle size to nanoscale level the obtained material was exposed to dispersion in planetary mill with further sonica-tion (22 Hz). To study the obtained filler X-ray, differential thermal and microscopic methods have been used. For quantification of colloidal component (nanoparticles) in the suspension the centrifugation method was used at high speeds. It has been determined that the content of nanoparticles (up to 200 nm) in the obtained substance is about 10%. Damping edge angle of the obtained material is 110- 120o, that shows high hydrophobic properties of the synthesized powder. The obtained material possesses high dispersiveness, hydrophobicity and silicone frame resistant to the temperature range up to 531оС (there are no significant chemical transformations except dealkylation and dehydration reactions). Thermal degradation of the synthesized filler distinctly observed at the temperature more than 531°C.
Список литературы Синтез нанодисперсного наполнителя для полимерных композиционных материалов терморегулирующего назначения
- Гусев Б.В., Фаликман В.Р., Лайстнер Ш. и др. Отраслевое технологическое исследование «Развитие российского рынка нанотехнологических продуктов в строительной отрасли до 2020 года»//Нанотехнологии в строительстве. -2013. -Том 5, № 1. -C. 6-17.
- Гусев Б.В., Фаликман В.Р., Лайстнер Ш. и др. Отраслевое технологическое исследование «Развитие российского рынка нанотехнологических продуктов в строительной отрасли до 2020 года». Часть 2. Анализ мирового рынка//Нанотехнологии в строительстве. -2013. -Том 5, № 2. -C. 6-20.
- Гусев Б.В., Фаликман В.Р., Лайстнер Ш. и др. Отраслевое технологическое исследование «Развитие российского рынка нанотехнологических продуктов в строительной отрасли до 2020 года». Часть 3. Анализ российского рынка//Нанотехнологии в строительстве. -2013. -Том 5, № 3. -C. 6-19.
- Шевчук С.А., Смайловская М.С. Минерал-полимерный композит для станкостроения//Главный механик. -2012. -№ 8. -С. 47-49.
- Михайлова А.М., Колоколова Е.В., Лапшов Р.В., Топоров Д.В., Гоффман В.Г. Полимерный композит на основе гетерополикислот для водородной энергетики//Международный научный журнал Альтернативная энергетика и экология. -2006. -№ 6. -С. 60-61.
- Бурункова Ю.Э., Денисюк И.Ю., Арефьева Н.Н., Литвин А.П., Миноженко О.А. Полимерный электрооптический композит на базе дисперсного красного и его производных для применения в фотонике//Оптический журнал. -2010. -Т. 77, № 10. -С. 65-71.
- Александров А.И., Александров И.А., Зезин С.Б., Дегтярев Е.Н., Дубинский А.А., Абрамчук С.С., Прокофьев А.И. Радиочастотное сверхизлучение при реологическом взрыве полимерного композита, содержащего парамагнитные комплексы кобальта//Химическая физика. -2016. -Т. 35, № 2. -С.78-85.
- Власова А.М. Моделирование термостимулированной потери массы полимерного композита в вакууме//Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. -2016. -№ 7-2. -С. 169-174.
- Огрель Л.Ю., Строкова В.В., Яхо Ли, Баоде Занг. Наследование полимерными композитами структур наноразмерных неорганических наполнителей//Строительные материалы. -2009. -№ 9. -С. 75-77.
- Кощеев А.П., Горохов П.В., Перов А.А., Хатипов С.А. Термодеструкция полимерного композита на основе политетрафторэтилена и детонационных наноалмазов//Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. -2014. -№ 6. -С. 202-207.
- Смирнов А.В. Влияние среднего размера частиц и содержания наполнителя на акустические свойства металл-полимерного композита//Путь науки. -2015. -№ 11 (21). -С. 60-62.
- Авдейчик С.В., Струк В.А., Сорокин В.Г., Антонов А.С. Особенности реализации наноразмерности в композитах на основе полимерной матрицы//Наноматериалы и наноструктуры -XXI век. -2016. -Т. 7, № 2. -С. 37-45.
- Глазков С.С. Модель термодинамической совместимости наполнителя и полимерной матрицы в композите//Журнал прикладной химии. -2007. -Т. 80, № 9. -С. 1562-1567.
- Issoupov V., Startsev O.V., Paillous A. et al.//Proc. of the 8th Int. Symp. On Materials in a Space Envronment/5th Int. Conf. on Protection of Materials and Structures From the LEO Space Environment. Arcachon, France, 2000. P. 1-9.
- Эмануэль Н.М., Бучаченко А.Л. Химическая физика старения полимеров. -М.: Наука, 1984. -342 с.
- Заиков Г.Е. Деструкция и стабилизация полимеров. -М.: Изд. МИТХТ им. М.В. Ломоносова, 1993. -248 с.
- Иванов В.А., Голов К.С., Мисовец Ю.В. Обоснование радиационно-защитных наполнителей композиционных материалов на основе фосфогипсового вяжущего//Восточно-Европейский журнал передовых технологий. -2012. -Вып. № 5 (60), Т. 6. -С. 55-59.
- Зубова Н.Г. Регулирование свойств полимерных композиционных материалов на основе углеродных волокон//Молодой ученый. -2015. -№ 24.1. -С. 29-30
- Pavlenko V.I., Cherkashina N.I., Yastrebinskaya A.V., Matyukhin P.V., Kuprieva O.V. Using the high-dispersity -Al2O3 as a filler for polymer matrices, resistant against the atomic oxygen//World Applied Sciences Journal. -2013. -Т. 25. № 12. -С. 1740-1746
- Черкашина Н.И., Карнаухов А.А., Бурков А.В., Сухорослова В.В. Синтез высокодисперсного гидрофобного наполнителя для полимерных матриц//Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. -2013. -№ 6. -С. 156-159
- Сигаев А.П. Применение золь-гель-технологии для создания полупроводниковой структуры фотоэлектрического преобразователя энергии//Молодой ученый. -2014. -№ 21. -С. 231-234
- Иванов Л.А., Муминова С.Р. Новые технические решения в области нанотехнологий. Часть 1//Нанотехнологии в строительстве. -2016. -Том 8, № 2. -С. 52-70. - dx.doi.o DOI: rg/10.15828/2075-8545-2016-8-2-52-70
- Фаликман В.Р., Вайнер А.Я. Новые высокоэффективные нанодобавки для фотокаталитических бетонов: синтез и исследование//Нанотехнологии в строительстве. -2015. -Том 7, № 1. -С. 18-28. - dx.doi.o DOI: rg/10.15828/2075-8545-2016-7-1-18-28
- Фаликман В.Р., Вайнер А.Я. Фотокаталитические цементные композиты, содержащие мезо-пористые наночастицы диоксида титана//Нанотехнологии в строительстве. -2014. -Том 6, № 1. -C. 14-26. -DOI: dx.doi. org/10.15828/2075-8545-2016-6-1-14-26
- Пивинский Е.Ю., Суздальцев Е.И. Кварцевая керамика и огнеупоры. Том I. Теоретические основы и технологические процессы. -М.: Теплоэнергетик, 2008. -326 с
