Типы матриц в композите

секторам применения

СИЛИКАТЫ ИЛИ УГЛЕРОДНЫЕ НАНОСТРУКТУРЫ)
МОТИВАЦИЯ – СОЕДИНЕНИЕ В ЕДИНОЕ ЦЕЛОЕ СВОЙСТВ, ПРИСУЩИХ ПРЕДСТАВИТЕЛЯМ ОРГАНИЧЕСКИХ И НЕОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
ОТ ПОЛИМЕРОВ: ГИБКОСТЬ, ВЫСОКОЭЛАСТИЧНОСТЬ, РАЗВИТЫЕ СПОСОБЫ ПЕРЕРАБОТКИ
ОТ НАНОЧАСТИЦ: ТВЕРДОСТЬ, ПРОЧНОСТЬ
В СОВОКУПНОСТИ: РАЗВИТЫЕ МЕЖФАЗНЫЕ ПОВЕРХНОСТИ, СПЕЦИФИЧЕСКОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ МЕЖДУ КОМПОНЕНТАМИ, МОДИФИКАЦИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ, ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ, БАРЬЕРНЫХ И ДР. СВОЙСТВ ПОЛИМЕРОВ

системах

стали слоистые наносиликаты (алюмосиликаты, бентониты, монтмориллониты, магнийсиликаты и др.), в первую очередь, для создания полимерных нанокомпозитов. Идейная основа их применения - расслоение структуры глинистых частиц до нанопластинок, что повышает прочностные и барьерные свойства композитов.

слоев силикатов. Каждый слой находится на расстоянии от другого слоя, определяемом ван-дер-ваальсовыми силами, и образует межслоевое пространство или галерею. Галереи, как правило, содержат катионы, компенсирующие отрицательный заряд, сформированный изоморфной заменой атомов, образующих кристалл (Mg2+ на месте AI3+ в монтмориллоните). В основном это катионы гидратированных щелочных или щелочноземельных металлов.

в - тримолекулярный слой; г –парафиновый слой.

:
(I) РЕАКЦИОННАЯ ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ / ПОЛИКОНДЕНСАЦИЯ (in-situ)
(II) МЕХАНИЧЕСКОЕ СМЕШЕНИЕ РАСПЛАВОВ / РАСТВОРОВ
С МОДИФИЦИРОВАННЫМИ ТВЕРДЫМИ ЧАСТИЦАМИ

последующей полимеризацией (б) и разрушением кристаллической структуры ММТ (в)‏

а)‏

б)‏

в)‏

г)‏

электронно-микроскопический снимок эксфолиированной системы (г)

с МУНТ

МУНТ на поверхности зерна ПВХ

Стремящиеся к агрегированию зерна ПВХ

Премикс ПВХ с водной
суспензией МУНТ

Совмещение порошка УНТ через приготовление премиксов с полимером

A., Lebovka N., Candau Y., Lisunova M. Electrical and thermophisical behaviour of PVC – VWCNT nanocomposites // Compos. Sci. Techn. 2008.V.68. P.1981-1988. (нанесение на поверхность зерен ПВХ в шаровой мельнице УНТ и горячее прессование). Концентрация 0,05 об.%.
Grunlan J.C., Mehrabi A.R., Bannon M.V., Bahr J.L. Water-based single-walled nanotube-filled polymer composite with an exceptional low percolation threshold // Adv. Mater. 2004. V. 16. No. 2, P.150-153. (диспергирование зерен ПВХ в водной дисперсии УНТ, сушка и горячее прессование). Концентрация 0,04 об%.
Goldel A., Potschke P. Carbon nanotubes in multiphase polymer blends Polymer-carbon nanotube composites: Preparation, properties and applications. Woodhead Publishing Limited, 2011. P.587-620. (введение УНТ в двухфазные полимерные смеси).

линолеумах…

– с 0,1 м.ч. ОУНТ; С – с 0,01 м.ч. ОУНТ (масштаб 100 нм)

А

Б

С

Для увеличения степени наполнения полимеров древесной мукой

создание композитов, модифицированных УНТ, требует их обязательного предварительного активирования (УЗ) в смеси с органическими растворителями;
− область оптимальных концентраций УНТ в композите лежит в диапазоне 0,4…0,8 % мас.;
− увеличение объема содержания УНТ выше 1 % мас. ведет к существенному снижению прочности композита;

системы.

помощью бутильных групп (БГ). Взято из New Scientist, 18 September 2004, p. 18.

Плотность нанотрубок в 5 раз меньше, чем у стали, а прочность в десятки раз больше. Если между соседними макромолекулами полимерного материала поместить нанотрубку, связав её с ними углеводородными цепочками, то прочность данного участка материала приблизиться к прочности нанотрубки . Таким образом, добавка нанотрубок в 0,6% даёт 4-х кратное увеличение прочности полимера. Считается, что, если нанотрубки будут занимать 10% объёма полимера, то прочность увеличится в 20 раз???.

Функционализация нанотрубок

5(а) и 10 (б) м.ч. ДБФ (масштаб 100 нм)

Область, которую занимают УНТ, представляет собой область с существенно низкой степенью химической сшивки. Адсорбция макромолекул трубкой усиливает ее связь с матрицей, поэтому, несмотря на наличие большей дефектности структуры в модифицированных дибутифталатом образцах, прочность их не снижается. Хрупкое разрушение происходит не по границе полимерная матрица - трубка. Последняя является своеобразным армирующим звеном в структуре отвержденного эпоксидного полимера.

от содержания аммиака в атмосфере.

Композитная пленка с наночастицами оксида свинца проявляет очень высокую чувствительность к аммиаку, содержащемуся в атмосфере . В его присутствии электрическая проводимость пленки меняется на несколько порядков величины в области концентраций аммиака, измеряемых миллионными долями. Эти изменения обратимы: если аммиак удалить из атмосферы, проводимость пленки возвращается к исходной величине.

Материал состоит из наночастиц металлического магния, распределенного по матрице из полиметилметакрилата

Для разделения газов

При низком со держании металла наночастицы не взаимодействуют между собой, поскольку разделены матрицей. В этом случае электросопротивление максимально — ~1012 Ом. Если концентрацию металла увеличить настолько, чтобы возникла перколяция – обмен зарядами между его наночастицами, сопротивление образцов может снизиться до 100 Ом.

примере сополимера стирола с акрилонитрилом и НА)‏

1 Традиционное механическое смешение;
2 Смешение на режиме эластической турбулентности (СПУРТа), в котором развиваются нерегулярности потока, диспергирующие агломераты частиц;
3 Распределение частиц наполнителя в растворе полимера в поле ультразвука с последующим получением плёнок из дисперсий методом полива;
4 «Коллоидное» осаждение частиц наполнителя на поверхность полимера в инертной жидкой среде в поле ультразвука с последующим выделением композита фильтрацией, сушкой и формованием.

факторы:

-  компонентный состав композита (объемное содержание включений, физико-механические свойств фаз композита);
-  масштабные параметры структуры (характерные размеры наполнителей);
-  наличие межфазных зон и локальной концентрации напряжений в области нановключений;
-  характер адгезионного контакта матрицы и включений;
-  изотропную ориентацию включений в матрице;
-  характер накопления повреждений в композите при циклической нагрузке;
-  характер развития трещин в матрице с разномасштабными наполнителями;
-  критерий прочности композита должен учитывать разномасштабность структуры композита;
-  влияние температуры.

силовых поясов и несущих систем мостовых конструкций •Платформы •Линии берегоукрепления •Настилы пешеходных мостов •Пешеходные переходы •Конструкции мобильных сборно-разборных пешеходных мостов •Быстровозводимые сооружения • Настилы для автодорожных мостов, эстакад и дорог второго уровня

Пешеходный мост через железнодорожную платформу «Косино», выполненный из пултрузионных профилей, на основе гибридного нанокомпозиционного связующего.
Пешеходный мост из профилей, полученных методом инфузионной пултрузии, на основе нанокомпози- ционного связующего. Мост находится в парке им. 50—летия Октября (м. Проспект Вернадского)

– углеродные волокна

использования наноматериалов;
Не стремиться к разработкам бесконтрольно;
Необходимость серьезных исследований свойств наноматериалов.