Фан: Техника фанлари

Key words: Polypropylene, layered silicate, composite, polypropylene grafted maleic anhydride, intercalation, exfoliation, oxidation, montmorillonite.

Kirish:
Polimer sohasida so'nggi yillarda olib borilgan tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, organik polimer matritsada nano o’lchamlarda taqsimlangan noorganik qatlamli yoki smektit silikatlar, mexanik, issiqlik, bariyer va yong'inga chidamlilik xususiyatlarini oshirishi aniqlandi [1-7]. Qatlamli silikatlar o'lchamlari 8-10 mkm bo'lgan zarrachalar bo’lib, taktoidlar shaklida yig'ilgan bir necha yuz yupqa disklardan iborat bo’ladi. Har bir disk shaklidagi qatlam juda katta nisbatga ega, taxminan 100-1000 va qatlamlararo Van der Vaals kuchlari tufayli osongina aglomeratsiya qilinadi. Har bir qatlam ikki tashqi tetrayedral kremniy qatlami bilan qoplangan alyuminiy oksidi yoki magniyning oktayedral qatlamini o'z ichiga oladi, shuning uchun oktayedral qatlam tetrayedral qatlamni kislorod atomlari bilan birkkan bo’ladi. Shunga ko'ra, qatlamli silikat zarralari yakuniy xususiyatlarni yaxshilash uchun polimer matritsalari ichida alohida qatlamlar sifatida bir xil nano o’lchamlarda taqsimlanishi va eksfoliatsiyalanishi lozim. Bundan tashqari, kamroq miqdordagi qatlamli silikat polimer matritsasi va to’ldiruvchi moddalari o'rtasidagi katta aloqa yuzasiga erishish, qatlamli silikat agregatsiyasini yuqotish va yaxshi taqsimotni ta’minlash uchun ham zarurdir [8-9, 20].
Gidrofilik xususiyatlari tufayli qatlamli silikatlar poliolefinlar kabi organik polimerlar bilan kimyoviy ta’sirlashmaydi. O’zaro ta’sirni yuzaga keltirish uchun qatlamli silikatlar polimerning kimyoviy tarkibiga qarab turli xil surfaktantlar bilan modifikatsiya qilinadi. Alkil aminlar PP va qatlamli silikat bilan nanokompozitlar olishda keng qo'llaniladigan sirti faol moddalardir. Xususan, amin PP matritsasi ichidagi individual silikat qatlamlarining eksfoliatsiyasini ta'minlaydi [20]. Cloisite 15A va Cloisite 20A - dimetil, degidrogenlangan to'rtlamchi ammoniy yog’i bilan modifikatsiyagan organofil silikat mineralidir. Surfaktant tarkibi 65% C18, 30% C16 va 5% C14 dan iborat. Bu ikki qatlam o'rtasidagi yagona farq qatlamlar orasidagi modifikator kontsentratsiyasi bo'lib, u Cloisite 15A va Cloisite 20A da mos ravishda 1,25 va 0,95 meq/g ni tashkil qiladi. Shunga ko'ra, Cloisite15A qatlamlari orasidagi masofa (3,06 nm), Cloisite 20A ning qatlamlararo masofasi (2,4 nm) dan kattaroqdir [10].
Tessier va boshqalar kraxmalli payvandlangan polipropilen va organoik modifikatsiyalangan qatlamli silikatlar asosida nanokompozitlarini olish uchun ikki turdagi qatlamli silikatlardan foydalangan[11]. Cloisite 20A va Cloisite 30B (sirti qutbli faol modda bilan modifikatsiyalangan). Ular Cloisite 20A dan polipropilen bilan, Cloisite 30B dan esa kraxmal fazasi bilan moyilligi uchun foydalanganlar. Ular ushbu qutbsiz modifikator bilan modifikatsiyalangan montmorillonitning (Cloisite 20A) dastlabki qatlamlararo masofasi uning qutbli modifikator bilan modifikatsiyalangan montmorillonitdan (Cloisite 30B) yuqori ekanligini ta’kidlaganlar. Shu sababli, Cloisite 20A ning eksfoliatsiya mexanizmi PP/qatlamli silikat nanokompozitlarida kimyoviy emas, balki mexanik ravishda (polipropilen zanjirini kiritish orqali) amalga oshishini aniqlashgan.
Eksfoliatsiyalangan tuzilmani olish bilanoq PP/qatlamli silikat kompozitlarining termik barqarorligi sezilarli darajada oshadi [12-16]. Natijalar termik xususiyatlarning yaxshilanishi kislorodning diffuziya yo'lining ortishi va uchuvchan parchalanish mahsulotlari qatlamlar orasida harakatining susayishi bilan bog'liqligini ko’rsatadi. Qatlamli silikatlar modifikatsiyalashning turli usullarining to’ldiruvchi taqsimotiga ta'siri o'rganilgan ko'plab nashrlar mavjud bo’lib ularda MA-p-PP PP/qatlamli silikat kompozitlari uchun eng samarali kompatibilizator deb topilgan [17-22].
Surfaktant moddasining uzunligi, silikatni qoplash darajasi va matritsa bilan entalpiyasi uchun, Balazs va uning jamoasi polimer/qatlamli silikatlar kompozitlarining morfologiyasini o'z-o'zidan izchil maydonni hisoblash modelidan foydalangan holda o'rganishgan. Ularning modeliga ko'ra, uzunroq organik modifikator silikat sirtlari orasidagi bo'shliqqa kirib borish uchun polimer makromolekulalari yaxshiroq interkalatsiyasini ta'minlaydi. Biroq, sirt faol moddasining zichligi kichikroq bo'lishi kerak, chunki zich modifikator interkalatsiya va yoki eksfoliatsiyaga imkon bermaydi [23].
Shunga ko'ra, ushbu maqolada kompozitlarni olishda izotaktik PP, MA-p-PP va ikki turdagi qatlamli silikatlar tanlangan va ushbu tadqiqotning maqsadi qatlamlar oralig'ida turli xil modifikator zichligi bilan olingan PP/ qatlamli silikat nanokompozitlarining kompatibilizator miqdorining o'zgarishi va xususiyatlarini o'rganishdir.