ХІМІЯ, ФІЗИКА ТА ТЕХНОЛОГІЯ ПОВЕРХНІ

ISSN 2518-1238 (Online), ISSN 2079-1704 (Print)

З метою створення нанокомпозитів на основі поліконденсаційних полярних полімерів з монтморилонітом (ММТ) розроблено новий спосіб модифікування поверхні шаруватого силікату. Модифікування здійснюється за механізмом іонного обміну неорганічних катіонів на поверхні монтморилоніту на органічні. В роботі використано природний монтморилоніт Асканського родовища (Грузія). Природний монтморилоніт переводили у натрієву форму шляхом обробки карбонатом натрію, для забезпечення максимальної обмінної ємності поверхні мінералу. Обмінну ємність на поверхні натрієвої форми монтморилоніту визначали за аналізом адсорбції індикатора метиленового блакитного методом фотоколориметрії. Для модифікування монтморилоніту запропоновано використання нового синтезованого нами модифікатора олігоуретанамінамоній хлориду, що містить у своєму складі одночасно полярні уретанові фрагменти та реакційноздатні аміногрупи. Синтез олігоуретанамінамоній хлориду здійснювався у дві стадії без виділення проміжних продуктів з утворенням розчину модифікатора заданої концентрації. Методом кислотно-лужного титрування визначено вміст аміногруп у складі модифікатора. Кількість адсорбованого олігоуретанамінамоній хлориду визначалась методом термогравиметричного аналізу. Підвищення міжшарової відстані внаслідок модифікації монтморилоніту визначено методом рентгеноструктурного аналізу.

Уретанові фрагменти у складі нового модифікатора забезпечують набухання в полярних апротонних розчинниках, що сприяє процесу розшаруванню наночасток, дифузії полярного мономера у міжшаровий простір та утворенню водневих зв’язків поверхні ММТ з полімерною матрицею. Наявність доступних аміногруп, що розташовані на кінці молекул олігомера, сприяє утворенню хімічного зв’язку з полімерною матрицею в процесах поліконденсації. Утворення фізичних та хімічних зв’язків з матрицею полярних поліконденсаційних полімерів сприяє підвищенню експлуатаційних властивостей нанокомпозитів, зокрема фізико-механічних. Встановлено підвищення розривної міцності полімерного нанокомпозиту на основі поліепоксиду у 2.1 рази в порівнянні з вихідною полімерною матрицею при концентрації монтморилоніту 2 мас. %.

1. Sinha R.S., Masami O. Polymer/layered silicate nanocomposites: a review from preparation to processing. Prog. Polym. Sci. 2003. 28(11): 1539. https://doi.org/10.1016/j.progpolymsci.2003.08.002

2. Xiong J., Zheng Z., Jiang H., Ye S., Wang X. Reinforcement of polyurethane composites with an organically modified montmorillonite. Composites: Part A. 2007. 38(1): 132. https://doi.org/10.1016/j.compositesa.2006.01.014

3. Tarasevich Yu.I. Structure and chemistry of the surface of layered silicates. (Kyiv: Naukova dumka, 1988). [in Russian].

4. Decker C., Zahouily K., Keller L., Benfarhi S. Ultrafast synthesis of bentonite-acrylate nanocomposite materials by UV-radiation curing. J. Mater. Sci. 2002. 37(22): 4831. https://doi.org/10.1023/A:1020818414927

5. Pavlidoua S., Papaspyridesb C.D. A review on polymer–layered silicate nanocomposites. Prog. Polym. Sci. 2008. 33(12): 1119. https://doi.org/10.1016/j.progpolymsci.2008.07.008

6. Patent UA MPK B28C3/00, C07C211/00. Savelyev Yu.V., Gonchar O.M. Method of obtaining of organically modified montmorillonite. 2012. [in Ukrainain].

7. Patent UA N 74739 MPK7 C 07 C 211/13. Savelyev Yu.V., Gonchar O.M. Oligourethaneammonium chloride as surfacnant. 2012. [in Ukrainain].

8. Savelyev Yu. V., Gonchar A.N., Travinskaya T.V. Montmorillonite modified with oligourethane ammonium chloride and based nanostructured polymers. American Journal of Nanoscience and Nanotechnology. 2013. 1(4): 87. https://doi.org/10.11648/j.nano.20130104.13

9. Lipatov Yu.S., Shilov V.V., Gomza Yu.P., Kruglyak N.E. Rentgenograficheskiye metody issledovaniya polimerov. (Kyiv: Naukova dumka, 1982). [in Russian].

10. Saunders Dz.X., Frish K.K. Chemistry of polyurethanes. (Moskow: Khimia, 1968). [in Russian].