Регистрация / Вход
Прислать материал

Высокопрочные ленты на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена наполненные углеродными нанотрубками

Фамилия
Нематуллоев
Имя
Саидходжа
Отчество
Ганиевич
Номинация
Нанотехнологии
Институт
Новых материалов и нанотехнологий (ИНМиН)
Кафедра
Физической химии
Академическая группа
МФХ-15-1
Научный руководитель
д. ф. -м.н., проф. Калошкин С.Д.; к. ф. -м.н. Максимкин А.В.
Название тезиса
Высокопрочные ленты на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена наполненные углеродными нанотрубками
Тезис

      Разработка новых и усовершенствование существующих способов получения полимерных композитов с экстремально высокими прочностным показателями относится к приоритетным задачам физики и химии. 

            Удачное сочетание таких свойств как удельная разрывная нагрузка, низкое значение плотности, уникальная способность к поглощению высокоскоростного удара, химическая и биологическая инертностью, обеспечивает широкое применение волокон и лент из сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ) при создании изделий различного назначения: средств индивидуальной бронезащиты, легких конструкционных материалов для авиа-, судо- и автомобилестроения.

      Еще больший интерес привлекает к себе проблема получения композитов на полимерной основе, в частности СВМПЭ. Перспективным методом введения наполнителей в СВМПЭ, учитывая его очень высокую вязкость расплава, является механическое смешение компонентов в твердой фазе с использованием планетарных мельниц. Метод механического смешения прост с технологической точки зрения и позволяет избегать применения высокой температуры, вредных растворителей и ультразвуковой обработки.

      Таким методом были получены смеси порошков СВМПЭ с молекулярной массой 1 млн г/моль и фторированных многослойных углеродных нанотрубок (МУНТ). Фторирование МУНТ, благодаря образованию химических связей С‒F, позволяет улучшить адгезию молекул полимера с молекулами МУНТ.  Смешение порошков производилось в стальных барабанах объемом 500 мл, в качестве мелющих тел выступали стальные шары диаметром от 5 до 9 мм. Были получены порошки СВМПЭ/МУНТ, с массовым содержанием МУНТ 0,05; 0,1; 0,5 и 1 %.

        Методом гель-формования и последующим термоориентационным вытягиванием были получены как ненаполненные, так и наполненные МУНТ ленты на основе СВМПЭ. По прочностным характеристикам наполненные ленты СВМПЭ+МУНТ заметно превосходят ненаполненные ленты: прочность на растяжение увеличилась с 800 МПа до 1 ГПа, а модуль упругости увеличился практически в два раза с 20 ГПа до 35 ГПа, соответственно.  Улучшению механических свойств способствует то, что добавление МУНТ меняет характер механизма кристаллизации с гомогенного на гетерогенный, что приводит к образованию бездефектных кристаллитов с относительно большими размерами по сравнению с гомогенной кристаллизацией.