Nanokompozity typu polyolefin/jíl

Abstract

Polymerní nanokompozity je široce studované pole v polymerní vědě. Zlepšení mechanických vlastností je získáno spojením nanoplniv a polymerní matrice. Jeden z důležitých kroků v přípravě jílových nanokompozitů je modifikace nanoplniva. Modifikace se nyní provádí dvěma nejpoužívanějšími metodami, ion-výměnnou a ion-dipólovou. Ion-výměnná je založena na výměně jednoho typu iontů za jiný. Ion-dipolový postup spočívá v interakci iontů v mezivrství s dipolem organické sloučeniny. K těmto dvěma metodám byla nedávno vyvinuta třetí. Je jí tzv. Graftovací metoda s tou výhodou, že ionty se zde neuvolňují a tím je "přátelská" k životnímu prostředí. Cílem této práce bylo připravit polyolefin/jíl nanokompozit za využití graftovací metody modifikace. Za tímto účelem nejprve byla nanoplniva modifikována. Byly použity čtyři různé typy jílů - MMT-Na, Cloisite 20A (C20A), Cloisite 93A (C93A), Dellite 72G (D72G). Tato nanoplniva byla modifikována třemi typy silanů - 3-aminopropyltriethoxysilane (APS), trimethylchlorosilane (TMCS) a octyltrimethoxysilane (OTMS) s použitím graftovací metody. Upravená nanoplniva a připravené PO/jíl nanokompozity byly hodnoceny pomocí RTG, FTIR, TEM, SEM a DMA. Záznamy RTG ukazují, že silany se vmezeřily do mezivrství MMT, jak prokázalo zvýšení mezivstevné vzdálenosti. D- vzdálenost je u modifikovaných vzorků větší než u čistého MMT-Na. Pozorování pomocí FTIR bylo provedeno pro MMT: APS a MMT: TMCS. Asymetrické prodloužení vazby skupiny -CH a symetrické prodloužení vazby skupiny -CH2 potvrzuje přítomnost silanů na povrchu MMT-Na pro MMT/APS. Spektra MMT: TMCS ukazují na přítomnost nové vazby okolo 2961cm-1 odpovídající vibracím skupiny -CH3 z TMCS která byla posunuta k 2983cm-1. V případě vzorku MMT: TMCS byly pozorovány pouze píky související s prodloužením a deformační vibrací skupin -CH3. Vzorky MMT: APS a MMT: TMCS vykázaly podobné vibrace Si-O vazeb. Méně významný posun Si-O vazeb byl zaznamenán pro MMT: TMCS. Mikroskopická pozorování TEM a SEM ukázala, že ani v jednom případě připravených vzorků nedošlo ke stoprocentní exfoliaci. Vzorek PP27/Ma-PP/MMT: APS prokázal lepší disperzi. Analýza DMA ukázala, že při 250C ztrátový modul stoupl a tan ? se zvýšil o 25% pro PP27/Ma-PP/MMT: APS (1:0.7). Zvýšení storage modulus o 19% byl zaznamenán při 1000C. Pro všechny vzorky PP/Ma-PP/MMT: APS s poměrem MMT: APS (1:1) vykázal nejvyšší vzrůst pevnosti v tahu. Nejlepšího výsledku bylo dosaženo pro typ polypropylenu se složením PP27/Ma-PP/MMT: APS (1:1). V případě PE vzorků složení PE/Ma-PE/MMT: APS (1:0.5) představovalo nejvyšší zvýšení pevnosti v tahu.