Фундаментальные проблемы современного материаловедения,  2020,  том 17,  №1, 40-44

 

Г.М. Магомедов1, Г.М. Магомедов1, И.В. Долбин2

Структура нанонаполнителя и поверхности раздела в нанокомпозитах полимер/органоглина

1Дагестанский государственный педагогический университет, ул. Магомеда Ярагского, 57, 367003, Махачкала, Россия
2Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова, ул. Чернышевского, 173, 360004, Нальчик, Россия
Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript

Поверхность раздела фаз для нанокомпозитов является фундаментальным показателем, величина которой определяет их принадлежность к нано- или микроматериалам. Оценки этого параметра для нанокомпозитов полиэтилен высокой плотности/органоглина показали, что он критическим образом зависит от степени агрегации нанонаполнителя, характеризуемой числом пластин органоглины на один агрегат («пачку» или тактоид). При переходе от отдельных пластин (эсфолиированная органоглина) к тактоидам (интеркалированная органоглина) наблюдается резкое (более чем на порядок величины) уменьшение доли поверхностей раздела. Это обстоятельство означает, что истинными нанокомпозитами являются нанокомпозиты полимер/органоглина с эсфолиированной органоглиной. Относительная доля поверхности раздела фаз определяет уровень межфазной адгезии на границе нанонаполнитель-полимерная матрица. Аналогичное влияние на указанный уровень оказывает степень агрегации отдельных пластин органоглины – пери числе пластин в одном тактоиде более трех эффект наноадгезии подавляется и реализуется уровень совершенной адгезии по Кернеру. Для оценки эффективности наполнения в случае полимерных нанокомпозитов с разным содержанием нанонаполнителя введена приведенная степень усиления, которая показала сильное снижение по мере уменьшения относительной доли поверхностей раздела. При переходе от нано- к микрокомпозитам степень усиления снижается и при относительной доле поверхностей раздела порядка 0,24 органоглина не является армирующим элементом. Это означает, что агрегация пластин органоглины оказывает сильное отрицательное влияние на свойства нанокомпозитов.

Ключевые слова: нанокомпозит, углеродные нанотрубки (нановолокна), макромолекулярный клубок, анизотропия, фрактальная размерность, степень усиления.

УДК 541.64: 546.26

DOI: 10.25712/ASTU.1811-1416.2020.01.006


 

Fundamental’nye problemy sovremennogo materialovedenia

(Basic Problems of Material Science (BPMS)) Vol. 17, No.1 (2020) 40-44

 

G.M. Magomedov1, G.M. Magomedov1, I.V. Dolbin2†

Structure of nanofiller and surfaces of division in nanocomposites polymer/organoclay

1Dagestan State Pedagogical University, Magomed Yaragsky Str., 57, Makhachkala, 367003, Russia
2Kh.M. Berbekov Kabardino-Balkarian State University, Chernyshevsky Str., 173, Nal’chik, 360004, Russia

A surface of phases division for nanocomposites is the key factor, the value of which defines their belonging of nano- or micromaterials. The estimations of this parameter for nanocomposites high density polyethylene/organoclay shown that it depends in critical way on degree of aggregation of nanofiller, characterizing by number of platelets of organoclay per one aggregate (“packet” or tactoid). The sharp reduction (more than order of magnitude) of fraction of division surfaces is observed at transition from separate platelets (exfoliated organoclay) to tactoids (intercalated organoclay). This circumstance means, that nanocomposites polymer/organoclay with exfoliated organoclay are true nanocomposites. The relative fraction of surface of phases division defines level of interfacial adhesion on the boundary nanofiller-polymer matrix. The degree of aggregation of separate platelets of organoclay exercises the similar influence on the indicated level – at number of platelets per one tactoid more than three ones effect of nanoadhesion is suppressed and the level of perfect adhesion according to Kerner is realized. The reduced reinforcement degree was introduced for estimation of filling efficiency in the case of polymer nanocomposites having different contents of nanofiller, which shown strong reduction at decreasing of relative fraction of division surfaces. At transition from nano- to microcomposites the reinforcement degree reduces and at relative fraction of division surfaces of the order of 0.24 organoclay does not reinforcing element. This means that aggregation of organoclay platelets exercises strong negative influence on properties of nanocomposites.

Keywords: nanocomposite, organoclay, division surfaces, reinforcement degree, interfacial adhesion, aggregation, tactoid.