Дисперсные системы с многостенными углеродными нанотрубками

Abstract

Исследованы функционализация поверхности многостенных углеродных нанотрубок полярными группами, влияние типа и размеров частиц наноуглеродных материалов на устойчивость дисперсной системы. Изучено образование дисперсных систем многостенных углеродных нанотрубок с акриловыми мономерами. Физико-химическими методами анализа исследована структура и свойства многостенных углеродных нанотрубок после различных способов модифицирования их поверхности. Углеродные нанотрубки склонны к образованию агломератов, что затрудняет их введение в композиционные материалы, в том числе на основе полимерных матриц. Для придания необходимых технологических свойств (совместимость с матрицей материала, образование устойчивой дисперсии) их модифицируют различными способами. Карбоксилирование поверхности приводит к лучшей совместимости многостенных углеродных нанотрубок с полярными растворителями или мономерами, следовательно для диспергирования в матрицу материала наиболее перспективными по технологическим свойствам являются многостенные углеродные нанотрубки, функционализированные прививкой на поверхности полярных карбоксильных групп и образующие устойчивую дисперсную систему с акриловыми мономерами. Обработка химическими реагентами приводит к уменьшению диаметра нанотрубок за счет снятия графеновых слоев, поверхность трубок при этом становится микродисперсной. На образование устойчивой дисперсной системы оказывают влияние тип углеродных нанотрубок, содержание трубок в мономере, вязкость дисперсионной среды. Уменьшение размеров частиц приводит к большей устойчивости дисперсной системы, однако при этом увеличивается удельная поверхность и способность углеродных нанотрубок к агломерации, что приводит к уменьшению устойчивости системы, поэтому для получения дисперсионной системы необходима ультразвуковая обработка в течение нескольких минут. Время диспергирования для получения устойчивой системы зависит как от процентного содержания многостенных углеродных нанотрубок в мономере, так и от строения мономера. При использовании более вязкого раствора полимера – полиметилметакрилата в собственном мономере дисперсия стабильна. В этом случае процесс термоотверждения метилметакрилата протекает без отклонений и нанотрубки равномерно распределяются в образующемся полимере.