Хімія, фізика та технологія поверхні, 2018, 9 (2), 124-133.

Фізико-механічні властивості органо-неорганічних композитів на основі поліуретану, силікату натрію та Zn-Al шаруватих подвійних гідроксидів



DOI: https://doi.org/10.15407/hftp09.02.124

G. M. Starukh, V. L. Budzinska

Анотація


Mетою даної роботи було створення органо-неорганічних композитів (ОНК) поліуретану, що містять силікат натрію та Zn-Al шаруваті подвійні гідроксиди (ШПГ). Органічною матрицею було вибрано макродіізоціанат (МДІ) на основі простого олігоетеру – олігооксипропіленгліколю (ООПГ) Мw = 1052. При синтезі МДІ ізоціанатним компонентом слугував толуїлендіізоціанат (ТДІ). Мольне співвідношення ООПГ:ТДІ складало 1:2. Вміст ізоціанатних груп у МДІ складав ≈ 3.6 мас. %. Синтез органо-неорганічних композитів у вигляді плівок було проведено шляхом введення розчину Zn-Al ШПГ в силікат натрію з наступним додаванням до реакційної суміші МДІ при постійному перемішуванні за кімнатної температури. Композиції отримували при співвідношенні неорганічної складової до органічної як 40:60 масових часток (мас. ч.) відповідно. Встановлено, що введені Zn-Al ШПГ хімічно не зв’язуються з складовими ОНК а відіграють роль модифікатора-наповнювача. Рентгенографічні дослідження показали, що при введенні модифікатору формується однорідна аморфна система. Вивчення фізико-механічних характеристик створених ОНК показало, що введення Zn-Al ШПГ приводить до зменшення міцності при розтягуванні, що супроводжується одночасним збільшенням подовження при розтягуванні зразків ОНК. Очевидним поясненням змін фізико-механічних характеристик створених ОНК є те, що введення Zn-Al ШПГ приводить до зміни міжфазної взаємодії силікату натрію з полімерною матрицею, що визначає структуру цих композитів, а отже, і механічні характеристики. Було встановлено підвищення показників сорбційної ємності води створених композитів. Розробка наноматеріалів для застосування як наповнювача поліуретанів є перспективним напрямком досліджень, оскільки ці композити можуть бути використані як захисні покриття для залізобетонних конструкцій.


Ключові слова


органо-неорганічні композити; поліуретан; Zn-Al шаруваті подвійні гідроксиди

Повний текст:

PDF

Посилання


1. Okada M., Kawasumi M., Kurauchi T., Kamigaito O. Nylon 6-clay hybride. Polym. Prepr. 1987. 447: 45.

2. Alexandre M., Dubois P. Polymer-layered silicate nanocomposites:preparation, properties and uses of a new class of materials. Mater. Sci. Eng. R. 2000. 28(1–2): 1. https://doi.org/10.1016/S0927-796X(00)00012-7

3. Moreira S.D., Silva C.J., Prado L.A., Costa M., Boev V., Martín‐Sánchez J., Gomes M. Development of new high transparent hybrid organic–inorganic monoliths with surface engraved diffraction pattern. J. Polym. Sci. B. 2011. 50(7): 492. https://doi.org/10.1002/polb.23028

4. Pridatko A.B., Ischenko C.C., Lebedev Ye.B. Physical-chemical peculiarities' of organo-silica polymeric systems formation. Phizyka kondensovanyh vysokomolekuliarnyh system. 1998. 4: 31. [in Ukrainian].

5. Kuila T., Srivastava S.K., Bhowmick A.K., Saxena A.K. Thermoplastic polyolefin bas – blend-layered double hydroxide nanocomposites. Compos. Sci. Technol. 2008. 68: 3234. https://doi.org/10.1016/j.compscitech.2008.08.003

6. Guo S., Zhang C., Peng H., Wang W., Liu T. Structural characterization, thermal and mechanical properties of polyurethane/CoAl layered double hydroxide nanocomposites prepared via in situ polymerization. Compos. Sci. Technol. 2011. 71: 791. https://doi.org/10.1016/j.compscitech.2010.12.001

7. Illaik A., Vuillermoz C., Commereuc S., Taviot-Gue’ho C., Verney V., Leroux F. Reactive and functionalized LDH fillers for polymer. J. Phys. Chem. Solids. 2008. 69(5–6): 1362. https://doi.org/10.1016/j.jpcs.2007.10.019

8. Zümreoglu-Karan B., Ay A.N. Layered double hydroxides – multifunctional nanomaterials. Chem. Pap. 2012. 66(1): 1.

9. Cavani F., Trifirò F., Vaccari A. Hydrotalcite-type anionic clays: Preparation, properties and applications. Catal. Today. 1991. 11(2): 173. https://doi.org/10.1016/0920-5861(91)80068-K

10. Wang O., O'Har D. Recent advances in the synthesis and application of layered double hydroxide (LDH) nanosheets. Chem. Rev. 2012. 112(7): 4124. https://doi.org/10.1021/cr200434v

11. Starukh G., Oranska O., Rozovik O. Organo/Zn-Al LDH nanocomposites for cationic dye removal from aqueous media. Nanoscale Res. Lett. 2016. 11: 228. https://doi.org/10.1186/s11671-016-1402-0

12. BudzinskaV.L. Ph.D (Chem). Thesis. (Kyiv, 2003). [in Ukrainian].

13. Lebediev E.B. Interfacial area in polymer-polymer systems. In: Physics-chemistry of multicomponent polymeric systems. (Kyiv: Naukova dumka, 1986). [In Russian].

14. Iler R.K. The chemistry of silica : solubility, polymerization, colloid and surface properties, and biochemistry. (New York: Wiley, 1979).

15. Ischenko C.C., Pridatko A.B., Novikova T.I., Lebediev E.B. Interaction of isocianate with aqueous solutions of alkali metals. Vysokomolekuliarnyie soiedinieniia. A. 1996. 38(5): 786. [in Russian].

16. Lipatov Yu.C. Physical chemistry of filled polymers. (Moskow: Himiia, 1997). [in Russian].

17. Ischenko C.C., Budzinska V.L., Lebedev Ye.V., Golovan C.B. Properties and morphology of organo-inorganic composites based on modified sodium silicate and isocianate. Polym. J. 2011. 33(1): 228. [in Ukrainian].

18. Mamunya Ye.P., Shtompel V.I., Lebedev Ye.V., Pissis P., Kanapitsas A., Boiteux G. Structure and water sorption of polyurethane nanocomposites based on organic and inorganic components. Eur. Polym. J. 2004. 40(10): 2323. https://doi.org/10.1016/j.eurpolymj.2004.06.007




DOI: https://doi.org/10.15407/hftp09.02.124

Copyright (©) 2018 G. M. Starukh, V. L. Budzinska