авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:   || 2 | 3 |

Влияние многостенных углеродных нанотруб на особенности физико-химических процессов термической деструкции и горения нанокомпозитов полипропилена

-- [ Страница 1 ] --

Дата размещения: 12 – 11 – 2009

ОБЪЯВЛЕНИЕ О ЗАЩИТЕ КАНДИДАТСКОЙ ДИССЕРТАЦИИ

РАХИМКУЛОВ АЗАТ ДАМИРОВИЧ


ВЛИЯНИЕ МНОГОСТЕННЫХ УГЛЕРОДНЫХ НАНОТРУБ НА ОСОБЕННОСТИ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ТЕРМИЧЕСКОЙ ДЕСТРУКЦИИ И ГОРЕНИЯ НАНОКОМПОЗИТОВ ПОЛИПРОПИЛЕНА

02.00.04 – физическая химия, 02.00.06 – высокомолекулярные соединения

Химические науки

Диссертационный совет Д 002.039.01

Учреждение Российской академии наук Институт биохимической физики

им. Н.М. Эмануэля РАН

119334 г. Москва, ул. Косыгина, д. 4

Тел. +7 (495) 939 74 00

e-mail:ibcp@ sky.chph.ras.ru

Предполагаемая дата защиты: 16 декабря 2009 г.

Автореферат Рахимкулова А.Д.

На правах рукописи

РАХИМКУЛОВ АЗАТ ДАМИРОВИЧ

ВЛИЯНИЕ МНОГОСТЕННЫХ УГЛЕРОДНЫХ НАНОТРУБ НА ОСОБЕННОСТИ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ТЕРМИЧЕСКОЙ ДЕСТРУКЦИИ И ГОРЕНИЯ НАНОКОМПОЗИТОВ ПОЛИПРОПИЛЕНА

02.00.04 - физическая химия

02.00.06 - высокомолекулярные соединения

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата химических наук

Москва, 2009

Работа выполнена в Учреждении Российской академии наук

Институте биохимической физики им. Н.М. Эмануэля РАН

Научный руководитель: кандидат химических наук

Ломакин Сергей Модестович

Официальные оппоненты: доктор химических наук, профессор

Вассерман А.М.

доктор химических наук, профессор

Шибряева Л.С.

Ведущая организация: Учреждение Российской академии наук Институт элементоорганических соединений им А.Н.Несмеянова.

Защита диссертации состоится 16 декабря 2009 г. в 11 часов на заседании Диссертационного совета Д 002.039.01 при Учреждении Российской академии наук Институте биохимической физики им. Н.М. Эмануэля РАН по адресу 119334, Москва, ул. Косыгина, д.4.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Учреждения Российской академии наук Института химической физики им. Н.Н. Семенова РАН.

Автореферат разослан «___» ____________ 2009 г.

Ученый секретарь

Диссертационного совета Д 002.039.01

кандидат химических наук Смотряева М.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Современное развитие физико-химических методов исследования новых материалов в области высоких температур направлено на определение фундаментальных закономерностей процессов термо- и термоокислительной деструкции, а также особенностей механизма их горения.

В последнее время особый интерес вызывают результаты по изучению процессов, происходящих в нанокомпозиционных материалах при повышенных температурах. В ряду последних, широкое применение находят полимерные нанокомпозиты, которые представляют новый класс материалов, обладающих уникальными барьерными свойствами, электропроводимостью, теплопроводностью, повышенной прочностью, теплостойкостью и термостабильностью, а также пониженной горючестью. Известно, что добавки нанодисперсных слоистых силикатов и различных форм углеродных нанонаполнителей в полимерные матрицы могут существенно влиять на механизмы термо-, термоокислительной деструкции и горения нанокомпозитов. Среди представителей нанокомпозитов особое внимание сегодня уделяется полимерным нанокомпозитам, содержащим многостенные углеродные нанотрубы (МУНТ). Малые линейные размеры, большое отношение длины к диаметру, а также уникальная структура углеродных нанотруб определяют их необычные физико-химические и физико-механические свойства. У полученных нанокомпозитов с МУНТ, по сравнению с исходным полимером, обнаруживается улучшение свойств, таких как термостабильность, теплостойкость, пониженная горючесть, электропроводность и др.



Анализ процессов, происходящих в полимерных нанокомпозитах, в условиях их разложения при повышенных температурах представляется актуальной задачей и позволяет количественно оценить термостабильность, а также прогнозировать поведение нанокомпозитов при горении.

В диссертационной работе объектом исследований были выбраны нанокомпозиты полипропилена (ПП) и МУНТ. ПП и композиции на его основе являются одними из самых распространенных полимерных материалов во всем мире. Согласно экспертным данным, по масштабам промышленного производства в России за 2008 г. полипропилен занимал четвертое место в ряду таких известных термопластов, как ПЭ, полиэтилентерефталат, ПВХ, полиамиды и полистирол. Наряду с неоспоримыми положительными свойствами полипропилена, такими как пластическая деформация и его способность к многократной переработке в условиях производства, низкий удельный вес, устойчивость к воздействию органических растворителей и минеральных кислот, низкая себестоимость производства и т.д., наблюдается и ряд недостатков, существенно ограничивающими области его применения. Главными недостатками полипропилена, являются низкая термо- и термоокислительная стабильность, а также горючесть. В настоящее время для снижения горючести полипропилена используются промышленные галоген- фосфорсодержащие антипирены, комплексные системы на основе полифосфата аммония, гидроокись магния и др. Однако, применение данных антипиренов в количествах, необходимых для эффективного снижения горючести ПП, может приводить к ухудшению физико-механических характеристик композиций (в случае неорганических антипиренов) и к загрязнению окружающей среды (галоген- и фосфорсодержащие антипирены). В связи с этим применение нанодисперсных наполнителей и, в частности МУНТ, является перспективным шагом в направлении создания нового поколения экологически-безопасных полимерных материалов, обладающих пониженной горючестью.

Цель работы состояла в изучении особенностей механизма термической деструкции и горения полимерных материалов, содержащих МУНТ на примере композиции ПП/МУНТ, а также основных физических и физико-механических свойств полученных материалов.

Для достижения указанной цели были поставлены следующие задачи:

  1. Разработка метода получения новых полимерных нанокомпозитов ПП/МУНТ с улучшенными термическими характеристиками и горючестью, по сравнению с исходным ПП.
  2. Изучение процессов термической, термоокислительной деструкции и горения нанокомпозитов полипропилена и МУНТ, полученных с помощью расплавной технологии, а также основных физических и физико-механических свойств нанокомпозиционных материалов.
  3. Модельно-кинетический анализ процесса термоокислительной деструкции ПП/МУНТ по данным термоаналитических измерений.
  4. Проведение сравнительного анализа термических и горючих свойств композиций полипропилена с двумя представителями нанонаполнителей: слоистыми силикатами и МУНТ, с целью разработки модели механизма снижения горючести композиций полипропилена с нанодисперсными наполнителями.

Научная новизна сформулирована в следующих положениях:

    • В работе предложена модификация МУНТ, основанная на предварительном газофазном озонировании нанотруб и последующем аммонолизе;
    • с помощью ЭПР-спектроскопии впервые показано образование парамагнитных центров в процессе термоокислительной деструкции нанокомпозита полипропилена и МУНТ;
    • предложена химическая модель, объясняющая природу карбонизации и коксообразования в процессе термодеструкции нанокомпозита полипропилена и МУНТ;
    • впервые проведен сравнительный анализ термических и горючих свойств нанокомпозитов полипропилена со слоистым силикатом и нанокомпозитов полипропилена и МУНТ. Показано, что МУНТ являются более эффективными нанонаполнителями, чем слоистые силикаты в плане улучшения термических характеристик и огнестойкости полиолефинов.

Практическая значимость работы. В результате проведенных исследований получены новые полимерные нанокомпозиты ПП/МУНТ с улучшенными термическими характеристиками и горючестью, по сравнению с исходным ПП. Показано, что значительное улучшение параметров термостабильности и снижение горючести материалов может достигаться даже при введении не более 1% масс. МУНТ в ПП. Эти материалы могут найти широкое применение в электротехнике, бытовой электронике, транспортной индустрии, а также в производстве строительных конструкционных материалов. Результаты физико-механических испытаний образцов нанокомпозитов ПП/МУНТ показали, что они имеют хорошие эксплуатационные свойства и могут быть использованы в разработке изделий, работающих в условиях повышенных температур. Сравнительные исследования термостабильности и горючести композиций ПП с нанодисперсными слоистыми силикатами и МУНТ дали основание полагать, что МУНТ являются более перспективными нанонаполнителями, чем слоистые силикаты в плане улучшения термических характеристик и огнестойкости полипропилена.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы были доложены и обсуждены на следующих конференциях:

V, VI, VII и VIII Ежегодных международных молодежных конференциях ИБХФ РАН-ВУЗЫ «Биохимическая физика» (Москва, 2005, 2006, 2007, 2008 гг.); Polymerwerkstoffe 2006 Halle / Saale, September 27 – 29, 2006; Наноструктуры в полимерах и полимерные нанокомпозиты, Нальчик 2007 (I-ая Всероссийская научно-техническая конференция, 3-9 июня 2007 года, г. Нальчик); 31st International Vacuum Microbalance Techniques Conference. -September 12-14, 2007, Izmir, Turkey; От наноструктур, наноматериалов и нанотехнологий к наноиндустрии, Ижевск 2009 (Вторая Всероссийская конференция с международным интернет-участием, Ижевск, 8-10 апреля 2009 г.); Recent advances in flame retardancy of polymeric materials, Wellesley 2009 (BCC’s 20th annual conference, Holiday Inn Stamford Downtown, June 1-3, 2009); 12th European Meeting on Fire Retardant Polymers under the auspices of European Polymer Federation and Polish Minister of Science and Higher Education. Institute of Natural Fibres & Medicinal Plants, Poznan, Poland, 31st August – 3rd September 2009; Новые Полимерные Композиционные Материалы. V Международная научно-практическая конференция, Нальчик 2009.

Публикации. По результатам диссертационной работы опубликовано 3 статьи, из которых 2 входят в список журналов, рекомендованных ВАК, а также 14 тезисов докладов.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 160 страницах, включает 56 рисунков и 10 таблиц. Работа состоит из введения, пяти глав, выводов и списка цитируемой литературы, включающего 154 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение

Во введении обоснована актуальность работы и сформулированы цель и задачи исследования.

Глава 1. Литературный обзор

В главе 1 представлен обзор литературных данных, в котором изложены особенности процессов термической и термоокислительной деструкции и горения полипропилена и полимерных нанокомпозитов содержащих некоторые нанонаполнители, в том числе и МУНТ. Описаны классические, а также опубликованные в последнее время способы повышения огнестойкости и термической стабильности различных полимеров. Рассмотрены основные свойства МУНТ, схемы их возможных модификаций и методы исследования УНТ и УНТ-содержащих композитов (ИК-спектроскопия). Анализ литературных данных позволил определить цели и задачи настоящей диссертационной работы.

Глава 2. Экспериментальная часть

В качестве полимерной матрицы использовали изотактический ПП (Московский Нефтеперерабатывающий завод) с показателем текучести расплава (ПТР), равным 0.7 г/10 мин. В качестве углеродсодержащих нанонаполнителей использовали промышленные многостенные углеродные нанотрубы (МУНТ), получаемые пиролитическим методом (Shenzhen Nanotechnologies Co. Ltd.(NTP), КНР). Этот продукт характеризуется низким содержанием аморфного углерода и контролируемыми размерами частиц - разным диаметром D и разной длиной L, соответственно, разным характеристическим отношением L/D. Характеристики от производителя для трех типов использованных многостенных углеродных нанотруб приведены в Таблице 1.

Таблица 1. Характеристики многостенных углеродных нанотруб.

Код D, нм L, Мкм Плотность, г/см3 Удельная поверхность, м2/г Содержание аморфного углерода, % Тепло-проводность, Вт/м К
МУНТ(К1) <10 5-15 2 40 - 300 менее 3 2000
МУНТ(К2) 40-60 1-2 2 40 - 300 менее 3 2000
МУНТ(К3) 40-60 5-15 2 40 - 300 менее 3 2000






Pages:   || 2 | 3 |
 

Похожие работы:







 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.