Нанокомпозити на базі поліімідів (ПІ) та кремнійорганічної нанофази (КОН), яку одержано за допомогою методу золь-гель технології, охарактеризовано з використанням методів широко- і малокутового рентгенівського випромінювання, термогравіметрії, динамічного механічного аналізу, а також вимірюваннями діелектричної проникності. Встановлено пухку внутрішню структуру КОН, середньоквадратичні флуктуації електронної густини та динамічні модулі пружності якої були близькими до таких для вихідного ПІ. Ця особливість внутрішньої структури КОН у поєднанні з пухкою упаковкою фрагментів ланцюгів ПІ, сусідніх до КОН, є головними факторами, які обумовили значне неадитивне зниження діелектричної проникності нанокомпозитів. Характер залежності діелектричної проникності від складу дозволяє висловити припущення про зміну морфології нанокомпозитів за відносно малих вмістів КОН (імовірно, перколяційний перехід типу ізольовані кластери - нескінченний кластер).

Полімеризацією 4,4'-діамінодифенілметану і піромелітового діангідриду за наявності карбонанотрубок (КНТ) створено нанокомпозити з різним вмістом наповнювача. За допомогою методу рентгеноструктурного аналізу встановлено, що за підвищення вмісту КНТ, який перевищує поріг перколяції (~ 0,05 %), відбувається обернення контрасту структури.

За допомогою методу ЕПР та оптичної мікроскопії досліджено динаміку макроланцюгів і структурні особливості нанокомпозитів на основі полііміду та тетраетоксисилану. З аналізу обертальної дифузії нітроксильного парамагнітного зонда ТЕМПО показано, що введення неорганічної складової у поліімідну матрицю приводить до зменшення її рухливості у всіх випадках. Згідно з даними оптичної мікроскопії, введення неорганічної складової у поліімід супроводжується утворенням у системі неоднорідностей, кількість і середній розмір яких залежать від її вмісту.

За допомогою методу ЕПР досліджено молекулярну рухливість в органо-неорганічних композитах на основі полііміду з кардовими замісниками. З аналізу обертальної дифузії нітроксильного парамагнітного зонда ТЕМПО показано, що введення тетраетоксисилану у поліімід з кардовими замісниками у всіх випадках супроводжується зменшенням неоднорідності поліімідної компоненти у композиті. Спостережено зменшення величини часу кореляції з підвищенням температури внаслідок зростання рухливості полімеру та швидке відновлення вихідного стану термообробленого полііміду після охолодження.

Індекс рубрикатора НБУВ: Л719.23-101

Рубрики:

Шаруваті пластмаси на основі гетероланцюгових полімерів

Шифр НБУВ: Ж16871 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Full, sequential interpenetrating polymer networks (IPNs) of cross-linked polyurethane (CPU) and polycyanurate (PC) based on thermally cured dicyanic ether of Bisphenol A (DCEBA) have been characterized by small-angle X-ray diffraction and dynamic mechanical analysis. It is suggested that the predominantly chemical interaction between molten DCEBA and stiff chain fragment microdomains, reinforcing the primary physical interaction, is responsible for the observed transition at 40 % PC to a more homogeneous phase morphology of IPNs.

Досліджено теплофізичні властивості, термодинаміку формування та термодинамічний стан на кожному етапі формування епоксидних нанокомпозитів на основі нанонаповнювачів різної природи та просторової ізометрії (нанотрубки, наносфери, нанопластини). Виявлено, що формування структурної організації нанокомпозитів відбувається за різними механізмами вже на початкових стадіях їх приготування. Встановлено, що механізми формування структури та морфології нанокомпозитів визначаються природою нанонаповнювача та його питомою зовнішньою поверхнею. Методом сканування досліджуваних зразків просторово-різноспрямованими тепловими потоками виявлено явище переспрямування теплових полів у напрямку орієнтації теплопровідних анізометричних нанонаповнювачів, що призводить до значної анізотропії теплопровідності нанокомпозитів. Аналіз експериментальних даних і результатів трансмісійної та рефлексійної оптичної мікроскопії показав, що саме орієнтація анізометричних нанонаповнювачів у нанокомпозитах визначає анізотропію їхньої теплопровідності.

За допомогою методів ЕПР та оптичної мікроскопії досліджено поліімідвмісні органо-неорганічні композити на основі діангідриду піромелітової кислоти, діамінодифенілового ефіру, діамінобензойної кислоти та тетраетоксисилану (ТЕОС). Наявність діамінобензойної кислоти призводить до розгалуження поліімідного ланцюга, що позначається на молекулярній рухливості поліімідної складової композитів. Аналіз обертальної дифузії нітроксильного парамагнітного зонда ТЕМПО свідчить про динамічну неоднорідність розглянутих систем, зумовлену їх структурною гетерогенністю. Згідно з даними оптичної мікроскопії, введення ТЕОС у поліімід супроводжується утворенням у системі мікронеоднорідностей, кількість і середній розмір яких залежить від вмісту неорганічної компоненти. Виявлено, що зразок із вмістом 5 % ТЕОС має найбільш рівномірний розподіл неорганічної складової та за даними парамагнітного зонда характеризується максимальним розпушенням системи.

Проведено дослідження реологічних властивостей наповнених карбонанотрубками (КНТ) розчинів поліамідокислоти (ПАК) на основі піромелітового діангідриду і 9,9-біс-(4-амінофеніл)-флуорену (анілінфлуорену) (діаміну, що містить кардовий фрагмент). Наявність такої об'ємної структурної одиниці зумовлює неньютонівський характер течії концентрованих розчинів ПАК, а також наявність аномаліїі в'язкості дисперсій ПАК із КНТ. Введення КНТ у розчин ПАК призводить до зниження в'язкості системи незалежно від концентрації. Наявність до 0,5 % КНТ у розчині спричиняє поступове зменшення в'язкості дисперсій, а збільшення вмісту КНТ до 1,0 % - поступове зростання в'язкості. Характер течії дисперсій ПАК-КНТ змінюється зі зростанням вмісту КНТ і не залежить від концентрації розчинів ПАК.

Синтезовано та досліджено термостійкі полімерні нанокомпозити на основі розгалуженої поліімідної матриці та тетраетоксисилана. Зразки одержані на основі діангідриду піромелітової кислоти і суміші діамінів: 4,4-діамінодифенілового ефіру і 3,5-діамінобензойної кислотну співвідношенні (9:1, 7:3, 1:1) з додаванням тетраетоксисилану (ТЕОС) в кількості 2,5 - 50 %. Методами рентгеноструктурного аналізу, діелектричної спектроскопії та термогравіметричного аналізу вивчено вплив розгалуження поліімідної матрхщі та вмісту неорганічної складової на структуру та властивості нанокомпозитів. Одержані матеріали характеризуються високою термостійкістю, низькою діелектричною проникністю. Встановлено структурні залежності для цих композитів, дозволяють зробити висновок про вплив будови поліімідної матриці і кількості ТЕОС, введеного в систему для формування неорганічної складової, на структуру і, як наслідок, властивості поліімідовмісних композитів. Поєднання найбільшого розгалуження в поліімідній матриці з низьким вмістом неорганічної складової надає можливість одержувати композити з низьким значенням діелектричної проникності. Одержані нанокомпозити характеризуються високою термостійкістю. Наявність розгалуження та вміст неорганічної складової в поліімідній матриці значно не впливає на термічні характеристики, композитів. Зроблено висновок про майже однакову термічну стабільність вихідного ПІ та композитів, і можливість їх практичного застосування в умовах високих температур.

Синтезовано і досліджено термостійкі полімерні нанокомпозити на основі поліімідної матриці та суміші етоксисиланів. З використанням методу золь-гель технології одержано зразки на основі діангідриду піромелітовоїкислоти і 4,4'-діамінодифенілового ефіру та суміші тетраетоксисилану і метилтриетоксисилану за співвідношень компонентів, рівних 1:1, 1:2, в кількості 5, 20 і 50 % від маси вихідної ПАК. За допомогою методів рентгеноструктурного аналізу, діелектричної спектроскопії та термогравіметричного аналізу вивчено вплив співвідношення і вмісту етоксисиланів на структуру та властивості нанокомпозитів. Встановлено структурні залежності для цих композитів надають підставу зробити висновок про відсутність значного впливу на структуру співвідношення і кількості етоксисиланів, введених у систему для формування неорганічної складової. Одержані матеріали характеризуються високою термостійкістю та низькою діелектричною проникністю. Найбільше зниження діелектричної проникності у порівнянні з вихідним поліімідом спостерігається для зразків за різного співвідношення етоксисиланів за їх вмісту 20 %. Одержані нанокомпозити характеризуються високою термостійкістю і можуть бути використані за умов високих температур.

Досліджено вплив теплової релаксації за температури, значно нижчої температури склування (фізичного старіння) для полііміду (ПІ) нанокомпозитів, отриманих золь-гель методом на основі ПІ з кардовими замісниками та вмістом 5, 20 або 50 % ТЕОС. Виявлено зміни динамічних характеристик макроланцюгів полімеру та його проникності для низькомолекулярного зонда, а також зміни розподілу неорганічних агрегатів і морфології поверхні плівок композитів. Істотно знижується сегментальна рухливість органічної складової та зростає динамічна гетерогенність полімеру. Зниження відносної проникності зістарених нанокомпозитів при збільшенні частки неорганічної складової у порівнянні з чистим зістареним ПІ не корелює з вмістом ТЕОС на відміну від вихідних нанокомпозитів того ж складу. Відбувається зміна розподілу за розмірами агрегатів неорганічних часток у композиті та зменшення їх кількості. Спостерігається згладжування поверхні плівок нанокомпозитів і зникнення неоднорідностей, зумовлених поверхнею підкладки. Отримані результати вказують, що завдяки хімічному зв'язуванню неорганічних часток і полімерної матриці особливості процесу фізичного старіння таких композитів зумовлені взаємним впливом неорганічної та полімерної складової.