эксфолиация (англ. exfoliation) — процесс расслоения на единичные наноэлементы частиц наполнителя со слоистой структурой в матрице нанокомпозитного материала.

Описание

Термин «эксфолиация» применяют при описании систем полимер-глина. Глины имеют слоистую структуру со слоями толщиной около 1 нм. Слои располагаются параллельно друг другу, формируя кристаллиты (тактоиды). В промежутках между слоями могут находиться молекулы воды и катионы металлов. Для получения нанокомпозитов интерес представляют главным образом те глины, тактоиды в которых способны диспергироваться на отдельные нанослои при определенной обработке. Результат «отшелушивания», когда удается полностью разделить тактоиды слоистого силиката на отдельные слои, и получил название эксфолиация (см. также расслаивание). Для достижения эксфолиированного состояния глины необходима ее предварительная обработка с целью гидрофобизации и увеличения расстояния между пластинками. Для этого поверхность пластинок модифицируют поверхностно-активными веществами (с получением органоглины), или дифильными полимерами (полиэтиленоксидом, блок-сополимерами), которые проникают (интеркалируют) в пространство между пластинками. Смешение полимерного расплава с наполнителем, как правило, проводят в экструдере, хотя возможен вариант синтеза наполненного полимера непосредственно из смеси мономера и наполнителя (нанонаполнителя).

При достижении полностью эксфолиированного состояния улучшаются механические свойства нанокомпозита, такие, как жесткость, формоустойчивость, ударопрочность; повышается кислородный индекс; снижается газопроницаемость.

Иллюстрации

Процесс формирования нанокомпозита полимер/глина. На первой стадии происходит образование та

Процесс формирования нанокомпозита полимер/глина. На первой стадии происходит образование тактоида — полимер окружает агломераты органоглины. На второй стадии (интеркаляция) происходит проникновение полимера в межслоевое пространство органоглины, в результате чего происходит раздвижение слоев до 2–3 нм. На последней стадии происходит отшелушивание (эксфолиация).


Авторы

  • Гольдт Илья Валерьевич
  • Хохлов Алексей Ремович
  • Говорун Елена Николаевна

Источники

  1. Pinnavaia T. J., Beall G.W. Polymer-Clay Nanocomposites. — Wiley, 2000. — 370 p.
  2. LeBaron P. C., Wang Z., Pinnavaia T. J. Polymer-layered silicate nanocomposites: an overview // Appl. Clay Sci. 1999. V. 15, №1–2. P. 11–29.

Напишите нам