Створення полімерних нанокомпозитів на основі полімерів конструкційного призначення є актуальним на сьогоднішній день. Великий інтерес для одержання полімерних нанокомпозитів викликає монтморилоніт, як нанорозмірна гетерофаза.
В даний час основну увагу в області створення шарувато-силікатних полімерних нанокомпозитів приділяють досягненню високого рівня ексфоліації нанорозмірних частинок в полімерній матриці, що визначає досягнення високих експлуатаційних властивостей. Тому актуальною проблемою є підбір ефективних органомодифікаторів шаруватого силікату, що забезпечують високу адгезію наповнювача з полімерною матрицею. У цьому аспекті значний інтерес представляє дослідження впливу органоглини різного складу на структуру і властивості одержаних нанокомпозитів, природа яких повною мірою ще не вивчена. Виявлення даних закономірностей дозволить розширити можливості керування структурою і прогнозувати властивості композитних матеріалів на основі органоглини.
Одним з використовуваних підходів до покращення термодинамічної сумісності неполярного полімеру зі шаруватими силікатами є введення полімерного полярного модифікатора.
Тому метою роботи було розроблення способу суміщення монтморіллоніту (ММТ) з полярним полімером полівінілпіролідоном (ПВП), дослідження структури та ефективності інтеркаляції ММТ, встановлення впливу модифікованого монтморилоніту на фізико-механічні властивості суміші полікапроаміду (ПА-6) із поліпропіленом.
Методами ДТА, ДТГ, ТГ та рентгеноструктурного аналізів показано, що в умовах змішування водних розчинів ПВП та MMT в ультразвуковому полі між ними відбувається фізична взаємодія з утворенням композиту з підвищеною термостійкістю у порівнянні з чистим ПВП. Розроблена монтморилоніт-полівінілпіролідонова суміш (МПС) може бути використана як модифікатор для полярних та неполярних полімерів. Найбільш вигідною для використання як наномодіфікатора є композиція складу MMT:ПВП = 1:5, в якій інтеркаляція ММТ відбувається найбільш повно.
Щоб продемонструвати вплив МПС на структуру та властивості нанокомпозиту на її основі, було обрано суміш поліаміду-6 з поліпропіленом. Розроблення нових шарувато-силікатних нанокомпозитів на основі суміші поліаміду-6 і поліпропілену з підвищеними фізико-механічними характеристиками та вогнестійкістю повинно розширити області їх застосування як конструкційних матеріалів.
Встановлено, що змішування в розтопі поліпропілену з поліамідом, який модифікований інтеркальованим за допомогою ПВП монтморилонітом, приводить до утворення нанокомпозиту з властивостями, які суттєво відрізняються від властивостей вихідних полімерів. Такі композити характеризуються значно вищими значеннями твердості та модуля пружності порівняно з вихідним ПП. Одночасно встановлено, що внаслідок змішування ПП з модифікованим поліамідом відносне видовження та вимушено-еластична деформація зменшуються у 2 та 4 рази відповідно. Такі результати можна пояснити утворенням в структурі розроблених композитів інтер-полімерних комплексів з фізичними зв'язками за участі ММТ, що інтеркальований низькомолекулярним ПВП. З технологічної та економічної точки зору, а також виходячи з експлуатаційних характеристик матеріалу, найбільш оптимальною кількістю модифікованого поліаміду в суміші є від 15 до 30 %мас.
1. En-guang, Z. Effect of a high molecular weight dispersant on the properties of the
montmorillonite/polypropylene composite material / Z. En-guang // Journal of the Daqing Petroleum
Institute. – 2009. – Vol. 1. – P. 56–59. 2. Ahmad, M. B. Modification of montmorillonite by new surfactants /
M. B. Ahmad, W. H. Hoidy, N. A. B. Ibrahim, E. A. J. Al-Mulla // J. Eng. Appl. Sci. – 2009. – Vol. 4,
Issue 3. – P. 184–188. 3. Kiliaris, P. Polymer/layered silicate (clay) nanocomposites: An overview of flame
retardancy / P. Kiliaris, C. D. Papaspyrides // Progress in Polymer Science. – 2010. – Vol. 35, Issue 7. –
148
P. 902–958. 4. Zymankowska-Kumon, S. Assessment Criteria of Bentonite Binding Properties /
S. Zymankowska-Kumon // Archives of Foundry Engineering. – 2012. – Vol. 12, Issue 3. – P. 139–142.
5. Youssef, A. M. Synthesis and utilization of poly (methylmethacrylate) nanocomposites based on modified
montmorillonite / A. M. Youssef, F. M. Malhat, A. A. Abdel Hakim, I. Dekany // Arabian Journal of
Chemistry. – 2017. – Vol. 10, Issue 5. – P. 631–642. 6. Omurlu, C. Interaction of surface-modified silica
nanoparticles with clay minerals / C. Omurlu, H. Pham, Q. P. Nguyen // Applied Nanoscience. – 2016. –
Vol. 6, Issue 8. – P. 1167–1173. 7. Mucha, M. Crystallization of isotactic polypropylene containing carbon
black as a filler / M. Mucha, J. Marszalek, A. Fidrych // Polymer. – 2000. – Vol. 41, Issue 11. – P. 4137–
4142. 8. Pavlidou, S. A review on polymer-layered silicate nanocompopsites / S. Pavlidou,
C. D. Papaspyrides // Prog. Polym. Sci. – 2008. – Vol. 32. – P. 1119–1198. 9. Beatrice, C. A. G. Nanocomposites
of polyamide 6/residual monomer with organic-modified montmorillonite and their nanofibers
produced by electrospinning / C. A. G. Beatrice, C. R. dos Santos, M. C. Branciforti, R. E. S. Bretas //
Materials Research. – 2012. – Vol. 15, Issue 4. – P. 611–621. 10. Suberlyak, О. V. Influence of
Aluminosilicate Filler on the Physicomechanical Properties of Polypropylene-Polycaproamide Composites
/ О. V. Suberlyak, V. V. Krasins’kyi, V. V. Moravs’kyi, H. Gerlach, T. Jachowicz // Materials Science. –
2014. – Vol. 50, Issue 2. – P. 296–302. 11. Liang, M. R. Research on Mechanical Properties and
Crystallization Performance of PP/PA6/OMMT Composite / M. R. Liang, W. Y. Jiao, H. Hui, Y. D. Yi //
Plastics Science and Technology. – 2010. – Vol. 3. – P. 65–69. 12. Chang, D. Effect of Low Frequency
Vibration on Property of PP/MMT Blends / D. Chang, L. Li-hui, X. Jing, S. Kai-zhi // Polymer Materials
Science & Engineering. – 2006. – Vol. 5. – P. 178–181. 13. Ji-Sheng, M. Microstructure and Morphology
of PolypropyIene // Clay Nanocomposites Synthesized via Intercalative Polymerization / M. Ji-Sheng, Z. Shi-
Min, Q. Zong-Neng, H. You-Liang, Z. Shu-Fan // Chemical Journal of Chinese Universities. – 2002. –
Vol. 4. – P. 734–738. 14. Zhou, L. Investigation on Photooxidative Degradation of Polypropylene //
Organomontmorillonite Nanocomposites / L. Zhou, Y. Zhao, M. Yang, D. Wang, D. Xu // Spectroscopy and
Spectral Analysis. – 2010. – Vol. 30, Issue 1. – P. 109–113. 15. Huang, J. C. Preparation and properties
of montmorillonite/organosoluble polyimide hybrid materials prepared by a one -step approach /
J. C. Huang, Z. K. Zhu, X. D. Ma, X. F. Qian, J. Yin // Journal of Materials Science. – 2001. – Vol. 36. –
Р. 871–877. 16. Volkova, T. S. Osobennosti vliyaniya nanosilikatov na izmenenie svoystv razlichnyh
polimernyh i kleyashchih sistem / T. S. Volkova, A. Yu. Isaev, A. P. Petrova // Klei. Germetiki. Tekhnologyi.
– 2013. – Issue 1. – P. 16–20. 17. Krasinskyi, V. Thermogravimetric research into composites based on the
mixtures of polypropylene and modified polyamide / Krasinskyi V., Kochubei V., Klym Y., Suberlyak O. //
East. Eur. J. Enterprise Technol. – 2017. – Vol. 4, No 12 (88). – P. 44–50. 18. Koszkul J., Suberlak
O. Podstawy Fizykochemii i Właściwości Polimerów, Wydawnictwa Politechniki Częstochowskiej, 2004. –
288 p.