ВЗЛЕТ НАНОПЛАСТМАСС ВXX ВЕКЕ
В настоящее время формируются новые стратегии, направленные на повышение эффективности использования нанонаполнителей в системах пластмасс. Самое последнее мнение выделяет уход от восприятия нанонаполнителя и нанодобавки как единственного самого важного компонента пластмассового соединения или нанокомпозита. Вместо этого акцент серьезно смещается в сторону тестирования и измерения нанонаполнителей как еще одного компонента, который способствует повышению качества готового продукта
Самое последнее мнение выделяет уход от восприятия нанонаполнителя и нанодобавки как единственного самого важного компонента пластмассового соединения или нанокомпозита. Вместо этого акцент серьезно смещается в сторону тестирования и измерения нанонаполнителей как еще одного компонента, который способствует повышению качества готового продукта. Поэтому внимание к деталям имеет доминирующее значение при определении тех случаев, когда нанонаполнители повышают ценность вместе с другими добавками. Взглянем на некоторые из главных систем нанопластмасс, появляющихся в 21 веке.
Новейшие неорганические нанотрубки
Ученые обнаруживают, что нанотрубки, изготовленные из неорганических материалов, обладают уникальными свойствами и могут применяться в ряде областей, отличных от сферы применения полностью углеродных видов, например в качестве сверхпрочных пластмассовых композитов. Появлялись сообщения о создании более 50 различных видов неорганических нанотрубок, при этом в качестве составных элементов задействована вся периодическая система элементов. Были синтезированы нанотрубки, изготовленные из оксидов переходных металлов, и галоидов, а также нанотрубки из легированного металла, чистого металла, на основе бора и кремния.
Решеф Тенн, профессор материаловедения, работающий в Научном Институте имени Вейцмана (НИВ), первым сообщил о синтезе неорганических нанотрубок. Профессор Тенн говорит, что: «Свойства углеродных нанотрубок можно изменять, слабо влияя на диаметр и спиральность, и поэтому они являются удивительными материалами. Также большое значение имеет многообразие неорганических систем и их химическая изменчивость, особенно в тех областях, где необходимы высокие нагрузки, температуры или давления». К областям применения, которые могли бы извлечь пользу из уникальных свойств неорганических нанотрубок, можно отнести высококачественные спортивные товары, пуленепробиваемые изделия, особые химические датчики, интеллектуальные окна, солнечные элементы и аккумуляторные батареи.
|
1) Наночастицы WS2 в шарикоподшипнике становятся превосходными твердыми смазывающими материалами
2) снимок, полученный с помощью трансмиссионного электронного микроскопа, показывает многоуровневую структуру WS2-нанотрубки
В большинстве случаев неорганические нанотрубки могут использоваться на первых этапах разработки, некоторые из этих областей применения становятся коммерчески успешными. Хорошим примером является работа Профессора Тенна, в которой исследуются нанотрубки и фуллерены, созданные из WS2 и MoS2. Свойства этих материалов позволяют им служить превосходными твердыми смазывающими материалами. Эти наночастицы с искривленной поверхностью не обладают открытыми реактивными углами и, ввиду многоуровневости структуры, они могут отслаиваться без ослабления смазывающей способности. Также они могут выдерживать не ломаясь очень высокие нагрузки, что делает их более предпочтительными, чем жидкие смазывающие материалы. Они превосходно подходят для применения в качестве автомобильных смазочных материалов.
На основе исследования группы НИВ создал ApNano Materials, компанию, которая занимается коммерциализацией смазочными материалами наноуровня под названием 'NanoLub', предназначенными для применения автомобильной и авиакосмической областях. NanoLub можно использовать в качестве пропитанного материала, добавки или в качестве компонента полимерных или металлических композитов, или просто в качестве порошка. Низкое давление насыщенных паров материалов, входящих в наночастицы, делает их потенциально полезными для применения в сверхчистых средах, таких как участки производства полупроводников, биомедицинские устройства, и оборудование по производству продуктов питания или фармацевтических препаратов. Испытания, проведенные на нанотрубках из WS2 и MoS2, также подтвердили их чрезвычайно сильную устойчивость против компрессии. Углеродные нанотрубки демонстрируют высокую прочность только при растягивающем напряжении. Нанотрубки из WS2 и MoS2 тяжелее углеродных и уступают им в прочности при растягивающем напряжении. Тем не менее, очень хороши в условиях компрессии. Компания также расширяет применение этих материалов в сверхпрочных пластмассовых композитах, используемых в сферах обеспечения личной безопасности и брони для средств транспорта. К таким областям можно отнести пуленепробиваемые жилеты и ударопрочные материалы для автомобилей.
Радионепроницаемый агент из сульфата бария широко применяется в качестве радионепроницаемого наполнителя в медицинских пластмассах, а также в качестве поглотителя гамма лучей. Он представляет собой белый пигмент, который в настоящий момент производится при помощи процесса осаждения в виде частиц наноразмера 10 – 50 микронов под названием 'Blanc Fixe Nanofine'. Производитель, компания Solvay Barium Strontium GmbH, может обрабатывать поверхности наночастиц, улучшая дисперсию и сцепление со смолой. Сферические наночастицы с плотностью около 4 г/см3 усиливают определенные механические свойства смолы лучше, чем традиционные наполнители. При этом они также позволяют наполненным смолам оставаться прозрачными. Исследования выявили, что 2.5% наполнение эпоксидной смолы материалом Blanc Fixe Nanofine увеличивает удлинение при разрыве на 82%, одновременно резко повышая ударную вязкость на 19%. Модуль растяжения и гибкости не изменяются, а сопротивление изгибу уменьшается на 7%. Помимо этого материал можно использовать в полиуретане и литом акриле.
|
Зародышеобразующая добавка из нано-кремнезема
Компания Nyacol Nano Technologies представила две новые поверхностно-модифицированные добавки на основе 50-нм частиц кремнезема. Добавки представляют собой зародышеобразующий кремнезем NGS 1000 и 2000, они основаны на технологии, по которой уже подана заявка на патент, могут контролировать зародышеобразование полипропилена. Утверждается, что они не выцветают и обеспечивают превосходный баланс свойств без чрезмерных затрат. Благодаря Зародышеобразующим добавкам повышает температура кристаллизации (Tc) полипропилена при слабой нагрузке, что позволяет ускорить процесс обработки.
Помимо улучшения Tc, эти два новых материала усиливают жесткость и снижают образование дымки. При использовании в пленках материалы NGS 1000 и 2000 также действуют как высокоэффективные антиадгезивы. NGS 1000 отвечает требованиям FDA (Управление по контролю за продуктами и лекарствами) и рекомендуется к применению главным образом в литье под давлением, где улучшение механических свойств и сокращение времени циклов приносит определенную пользу. NGS 2000 не так значительно повышает Tc и рекомендуется для областей, где требуется усиление жесткости и прозрачности. Оба продукта обычно используются в количестве 1000 – 2500 промилле. NGS 1000 и 2000 доступны в виде белого порошка или полимерного концентрата (10% и 20%).
|
Автор:
Академия Конъюнктуры Промышленных Рынков
Тел.: (495) 918-13-12, (495) 911-58-70
E-mail: mail@akpr.ru
WWW: www.akpr.ru