Аннотации:
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. The functionalization of the surface of multi-walled carbon nanotubes by polar groups,
as well as the influence of the type and size of particles of nanocarbon materials on the stability of the disperse system have been investigated. The formation of disperse systems of multi-walled carbon nanotubes with acrylic monomers has been studied. Physicochemical methods of analysis have been used to investigate the structure and properties of multi-walled carbon nanotubes after various ways of modifying their surface. Carbon nanotubes tend to form agglomerates, which makes it difficult to introduce them into composite materials, including those based on polymer matrices. To give the necessary technological properties (compatibility with the matrix of the material, the formation of stable dispersion), they are modified in various ways. Carboxylation of the surface leads to better compatibility of multiwalled сarbon nanotubes with polar solvents or monomers, hence the multi-walled carbon nanotubes functionalized by grafting polar carboxyl groups on the surface and forming a stable dispersion system with acrylic monomers are the most promising in terms of processing properties
for dispersion. Treatment with chemical reagents leads to reduction in the diameter of
nanotubes due to removal of graphene layers, the surface of the tubes becomes microdispersed at the same time. The formation of a stable disperse system is affected by the type of carbon nanotubes, the content of tubes in the monomer, and the viscosity of the dispersion medium. Reducing the size of particles leads to greater stability of the disperse system, but this increases the specific surface area and the ability of carbon nanotubes to agglomerate, which leads to a decrease in the stability of the system; therefore, ultrasonic treatment is required for several minutes to obtain the disperse system. The dispersion time for obtaining a stable system depends both on the percentage of the multi-walled carbon nanotubes in the monomer and on the structure of the monomer. When a more viscous polymer solution is used, namely polymethyl methacrylate in its own monomer, the dispersion is stable. In this case, the process of thermosetting of methyl methacrylate proceeds without deviations and the
nanotubes are evenly distributed in the resulting polymer.
Описание:
Климов Евгений Семенович – доктор химических наук, профессор, заведующий кафедрой «ХТКМиПЭ», Ульяновский государственный технический университет. 432027, г. Ульяновск, ул. Северный Венец, 32. E-mail: eugen1947@mail.ru
Макарова Ирина Алексеевна – старший преподаватель кафедры «ХТКМиПЭ», Ульяновский государственный технический университет. 432027, г. Ульяновск, ул. Северный Венец, 32. E-mail:gorlovskaya.irin@bk.ru
Бузаева Мария Владимировна – доктор химических наук, профессор кафедры «ХТКМиПЭ», Ульяновский государственный технический университет. г. Ульяновск, 432027, г. Ульяновск, ул. Северный Венец, 32. E-mail: m.buzaeva@mail.ru
Давыдова Ольга Александровна доктор химических наук, профессор кафедры «ХТКМиПЭ», Ульяновский государственный технический университет. 432027, г. Ульяновск, ул. Северный Венец, 32. E-mail: olga1103@inbox.ru
Ваганова Екатерина Сергеевна – кандидат химических наук, доцент кафедры «ХТКМиПЭ», Ульяновский государственный технический университет. 432027, г. Ульяновск, ул. Северный Венец, 32. E-mail: katrin_sv@bk.ru
Исаев Артем Владимирович – аспирант кафедры «ХТКМиПЭ», Ульяновский государственный технический университет. 432027, г. Ульяновск, ул. Северный Венец, 32. E-mail: artimka.92@mail.ru
Козлов Дмитрий Владимирович – кандидат физико-математических наук, начальник лаборатории материаловедения Научно-исследовательского технологического института им. С.П. Капицы, Ульяновский государственный университет. 432063, г. Ульяновск, Университетская Набережная, 1, корпус 4. E-mail: niih325@bk.ru
Бунаков Никита Андреевич – инженер-исследователь Научно-исследовательского технологического института им. С.П. Капицы, Ульяновский государственный университет. 432063, г. Ульяновск, Университетская Набережная, 1, корпус 4. E-mail: math08@mail.ru
E.S. Klimov1, eugen1947@mail.ru
I.A. Makarova1, gorlovskaya.irin@bk.ru
M.V. Buzaeva1, m.buzaeva@mail.ru
O.A. Davydova1, olga1103@inbox.ru
E.S. Vaganova1, katrin_sv@bk.ru
A.V. Isaev1, artimka@mail. ru
D.V. Kozlov2, niih325@bk.ru
N.A. Bunakov2, math08@mail.ru
1 Ulyanovsk State Technical University, Ulyanovsk, Russian Federation
2 Ulyanovsk State University, Ulyanovsk, Russian Federation