Властивості композицій поліуретан монтморилоніт
New nanocomposites based on polyurethanes of different structure pillared with natural or modified montmorillonite were obtained. Physicоmechanical properties of the materials and their combustion character were examined. The materials obtained may be believed to be perspective biomedical materials....
Saved in:
| Date: | 2003 |
|---|---|
| Main Authors: | , , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Ukrainian |
| Published: |
Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine
2003
|
| Online Access: | https://surfacezbir.com.ua/index.php/surface/article/view/127 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Surface |
| Download file: |  |
Institution
Surface| _version_ | 1869291218837438464 |
|---|---|
| author | Savelyev, Yu. V. Robota, L. P. Chumikova, G. M. Levchenko, N. I. Akhranovich, O. R. |
| author_facet | Savelyev, Yu. V. Robota, L. P. Chumikova, G. M. Levchenko, N. I. Akhranovich, O. R. |
| author_institution_txt_mv | [
{
"author": "Yu. V. Savelyev",
"institution": "Інститут хімії високомолекулярних сполук Національної академії наук України"
},
{
"author": "L. P. Robota",
"institution": "Інститут хімії високомолекулярних сполук Національної академії наук України"
},
{
"author": "G. M. Chumikova",
"institution": "Інститут хімії високомолекулярних сполук Національної академії наук України"
},
{
"author": "N. I. Levchenko",
"institution": "Інститут хімії високомолекулярних сполук Національної академії наук України"
},
{
"author": "O. R. Akhranovich",
"institution": "Інститут хімії високомолекулярних сполук Національної академії наук України"
}
] |
| author_sort | Savelyev, Yu. V. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2018-11-27T09:42:00Z |
| description | New nanocomposites based on polyurethanes of different structure pillared with natural or modified montmorillonite were obtained. Physicоmechanical properties of the materials and their combustion character were examined. The materials obtained may be believed to be perspective biomedical materials. |
| first_indexed | 2025-07-22T19:30:29Z |
| format | Article |
| fulltext |
Хімія, фізика та технологія поверхні. 2003. Вип. 9. С.167-170
УДК 678.664:549.6
ВЛАСТИВОСТІ КОМПОЗИЦІЙ
ПОЛІУРЕТАН-МОНТМОРИЛОНІТ
Ю.В. Савельєв, Л.П. Робота, Г.М. Чумікова,
Н.І. Левченко, О.Р. Ахранович
Інститут хімії високомолекулярних сполук Національної Академія наук України
Харківське шосе 48, 02160 Київ-160
Одержано нові нанокомпозитні матеріали на основі поліуретанів різної структу-
ри, природного і модифікованого монтморилоніту. Досліджено фізико-механічні
властивості одержаних плівкових матеріалів та характер їхнього горіння. Одержані
композиції можуть розглядатися як перспективні біомедичні матеріали.
New nanocomposites based on polyurethanes of different structure pillared with natural
or modified montmorillonite were obtained. Physicоmechanical properties of the materials and
their combustion character were examined. The materials obtained may be believed to be pers-
pective biomedical materials.
Вступ
Поліуретани, як сегментовані блокспівполімери, знаходять широке застосування
для біомедичних цілей [1], але їхня відносно висока проникність щодо повітря та водяної
пари є істотним недоліком, що стримує використання цих матеріалів. Для вирішення цієї
проблеми можуть бути застосовані різноманітні хімічні підходи. Одним з них є заміна
олігоефірної складової макромолекули на більш гідрофобну, або інкорпорування в
полімерну матрицю іншого полімера [2].
В останній час значно зріс інтерес до диспергування у полімерах як неорганічних
шаруватих силікатів, так і їхніх органічно модифікованих аналогів, особливо для
поліпшення механічних властивостей при низьких рівнях наповнення. Введення
інтеркальованих або розшарованних органічно модифікованих неорганічних речовин в
полімерну матрицю значно підвищує бар’єрні властивості при дуже низьких концентраці-
ях.
Органічно-неорганічні нанокомпозити є перспективними матеріалами тому, що
характеристики гібридів можуть істотно відрізняися від властивостей полімерної матриці
та наповнювача.
Експериментальна частина
Для одержання нових композитів нами синтезовані [3] поліуретанові матриці різної
структури в органічному розчиннику:
[-OCHN-R-NHCOO-R1-OCONH-R-NHCO-]n-NHN(CH3)2
[-OCHN-[-R-NCOO-R1-OCONH-R-NHCO-]n- NHN(CH3)2
CONH-R-NHCOO-R1-OCONH-R-NHCO-]-
та іономірні вододиспергуючі поліуретани з рН 7-8, що містять карбоксильні групи [4]:
168
Як неорганічний компонент використано шаруваті силікати – монтморилоніт Чер-
каського родовища - природний і модифікований алкіламонієвими (С20 і С22) сполуками.
Одержані композити містять 1, 3, 5, 10 і 15% силікатів.
З метою одержання нанорозмірних частинок, монтморилоніт було піддано набу-
ханню в толуолі (або диметилформаміді); вміст монтморилоніту 3%. Розмір частинок, ви-
значений за допомогою фотоелектроколориметра, складав 75-100 нм. 3% розчин
поліуретану було змішано з 3% дисперсією монтморилоніту. При перемішуванні
композицію нагрівали до 60оС протягом 4 год., а далі при кімнатній температурі
перемішували протягом 24 год. Одержану композицію виливали на скляну підкладинку.
Плівковий матеріал було сформовано при 60-70оС з подальшим висушуванням у
вакуумній шафі.
Нанокомпозити на основі йономірного поліуретану та природного монтмори-
лоніту були отримані шляхом введення 3% водної суспензії монтморилоніту з розміром
часток біля 100 нм при кімнатній температурі в водну дисперсію полімера. Технологія ви-
готовлення композиційних та плівкових матеріалів аналогічна вищенаведеній.
Результати та їхнє обговорення
Введення природного монтморилоніту та його модифікованого аналога значно впливає
на фізико-механічні та бар’єрні властивості композитів. При вмісті в поліуретані 5% мас.
органозаміщеного монтморилоніту, розривна міцність має екстремальне значення, пере-
вищуючи показники вихідного помімера на 52%, і супроводжується зменшенням віднос-
ного та залишкового подовження (табл. 1). Слід додати, що дані рентгеноструктурного
аналізу на великих кутах неповністю корелюють із дослідженнями фізико-механічних та
бар’єрних властивостей. Так, найбільші зміни надмолекулярної організації композиційних
матеріалів наявні при вмісті 1% модифікованого монтморилоніту, тоді як найбільш значні
зміни фізико-механічних властивостей спостерігаються для композитів із вмістом напов-
нювача 3-5%.
При введенні від 1 до 5% мас. немодифікованого монтморилоніту в іономірні
поліуретани (табл. 2) спостерігається поліпшення фізико-механічних властивостей. Мак-
симальна розривна міцність – 45,1 МПа - досягається при вмісті 1% монтморилоніту. При
збільшенні частки монтморилоніту поліпшуюються бар’єрні властивості композиційних
матеріалів щодо води.
Таким чином, за фізико-механічними характеристиками та водопоглинанням, оп-
тимальний вміст монтморилоніту в композиціях з поліуретанами складає 1-5%.
Відомо, що шаруваті силікати можуть відігравати роль пригнічувачів горіння. На-
ми проведені дослідження впливу складу композицій іономірного поліуретану з
немодифікованим монтморилонітом на процес горіння (табл. 3).
-O [ (C H 2 )4 -O ]1 4 -C O N H -(C H 2 )6 -N H C O N H N H C O - -C O N H N H C O -
-C O N H N H C O - -C O N H N H C O N H -(C H 2 )6 -N H C O -
C O O -A ++ A -O O C
X
169
Таблиця 1. Фізико-механічні властивості поліуретанових композицій
з монтморилонітом
Вміст
мінералу,
% мас.
Модуль
пружності
Е50%, МПа
Розривна мі-
цність,
МПа
Відносне
подовження,
%
Залишкове
подовження, %
0 9,92 24,62 700 20,00
1 12,00 25,17 670 18,50
3 12,50 28,30 650 18,00
5 23,00 37,44 550 16,68
10 19,50 20,45 540 35,50
15 14,58 18,75 565 42,50
Таблиця 2. Фізико- механічні (розривна міцність sрозр; відносне подовження eвідн.;
залишкове подовження eзалиш.) та бар’єрні характеристики поліуретанових
композицій
Вміст мі-
нералу,
%
sрозр,
МПа
eвідн.,
%
eзалиш.,
%
Водопоглинання,
%
Втрата ваги після
водопоглинан-
ня,%
Густина
плівок,
r, г/см3
1 год. 24 год.
0 32,6 1150 35 96,9 194,9 6,96 1,0958
1 45,1 1160 35 80,6 88,9 6,60 1,1052
3 35,9 1100 30 72,6 88,9 6,53 1,1082
5 35,8 1150 25 53,4 51,3 7,53 1,1234
10 22,6 300 13 49,2 33,9 6,00 1,1494
15 15,3 375 25 57,0 47,8 6,08 1,2018
20 8,1 200 10 29,8 51,3 4,79 1,2186
Горючість плівкових композиційних матеріалів на основі іономірного поліуретану
з немодифікованим монтморилонітом була досліджена методом вогневої труби згідно з
ГОСТ 12.1.044-89. Під час проведення експериментальних досліджень фіксувався макси-
мальний приріст температури газоподібних продуктів горіння (Dt) та втрата маси зразка
(Dm). Як видно з табл. 3, введення немодифікованого монтморилоніту в поліуретан
істотно знижує максимальну температуру газоподібних продуктів горіння.
Таблиця 3. Параметри горіння іономірних поліуретанових композицій
(t0 - температура реакційної камери до введення зразка;
tmax - максимальна температура газоподібних продуктів горіння;
t - час досягнення максимальної температури; Dm - втрата маси).
Вміст мінералу,
% мас.
t0,оС tmax,оС t, с m, г Dm, %
m початкова m кінцева
0 200 780 55 3,8 0,4 89,5
1 200 628 49 2,5 0,1 96,0
3 200 388 35 1,5 0,2 86,7
5 200 526 40 1,9 0,3 84,2
20 200 453 35 2,0 0,5 75,0
170
На основі наведенних експериментальних даних можна зробити висновок, що
одержані матеріали належать до середньозаймистих.
Висновки
Одержано нові композити на основі поліуретанів різної структури і природних та
модифікованих в органічному та водному середовищах силікатів. Введення як
модифікованого, так і немодифікованого монтморилоніту в поліуретанову матрицю в
кількості від 1 до 5% мас. поліпшує фізико-механічні властивості та знижує водопогли-
нання. Проведені дослідження дозволяють віднести одержані матеріали до середньозай-
мистих. Одержані нанокомпозити можна розглядати як перспективні матеріали для засто-
сування в біомедичних цілях.
Література
1. Lamba N.M., Woodhouse K.A., Cooper S.L.. Polyurethanes in Biomedical Applications//
Boca Ration, Fl.: CRS Press, 1998. – 215 р.
2. Yang M., Zhang Z., Hahn C., Laroche G., King M.W., and Guidon R.// Biomed. Mater. Res.
(Appl. Biomater.). – 1999. - N.48. – P.13-25.
3. Савельєв Ю.В., Веселов В.Я., Греков А.П. Спосіб одержання еластичних поліуретанів.
– Пріоритет №2000020601 від 10.01.2003 р. (рішення про видачу патента України).
4. Левченко Н.И., Сухорукова С.А., Греков А.П. Модификация сульфированного поли-
уретанового иономера// Укр.хим.журн. – 1997. – Т.63, N6. – С.131-135.
Вступ
Вступ
Вступ
Вступ
Вступ
Вступ
Вступ
Експериментальна частина
m, г
m, г
m, г
m, г
m, г
Література
|
| id | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-127 |
| institution | Surface |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2025-07-22T19:30:29Z |
| publishDate | 2003 |
| publisher | Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | surfacezbircomua/47/94c837b35cdf37124a5d0684c8a2b747.pdf |
| spelling | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-1272018-11-27T09:42:00Z Properties of Polyurethane-Montmorillonite Compositions Properties of Polyurethane-Montmorillonite Compositions Властивості композицій поліуретан монтморилоніт Savelyev, Yu. V. Robota, L. P. Chumikova, G. M. Levchenko, N. I. Akhranovich, O. R. New nanocomposites based on polyurethanes of different structure pillared with natural or modified montmorillonite were obtained. Physicоmechanical properties of the materials and their combustion character were examined. The materials obtained may be believed to be perspective biomedical materials. New nanocomposites based on polyurethanes of different structure pillared with natural or modified montmorillonite were obtained. Physicоmechanical properties of the materials and their combustion character were examined. The materials obtained may be believed to be perspective biomedical materials. Одержано нові нанокомпозитні матеріали на основі поліуретанів різної структури, природного і модифікованого монтморилоніту. Досліджено фізико-механічні властивості одержаних плівкових матеріалів та характер їхнього горіння. Одержані композиції можуть розглядатися як перспективні біомедичні матеріали. Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine 2003-06-14 Article Article application/pdf https://surfacezbir.com.ua/index.php/surface/article/view/127 Surface; No. 9 (2003): Chemistry, Physics and Technology of Surface; 167-170 Поверхность; № 9 (2003): Химия, физика и технология поверхности; 167-170 Поверхня; № 9 (2003): Хімія, фізика та технологія поверхні; 167-170 3154-8091 3154-8083 uk https://surfacezbir.com.ua/index.php/surface/article/view/127/126 Авторське право (c) 2003 Ю.В. Савельєв, Л.П. Робота, Г.М. Чумікова, Н.І. Левченко, О.Р. Ахранович |
| spellingShingle | Savelyev, Yu. V. Robota, L. P. Chumikova, G. M. Levchenko, N. I. Akhranovich, O. R. Властивості композицій поліуретан монтморилоніт |
| title | Властивості композицій поліуретан монтморилоніт |
| title_alt | Properties of Polyurethane-Montmorillonite Compositions Properties of Polyurethane-Montmorillonite Compositions |
| title_full | Властивості композицій поліуретан монтморилоніт |
| title_fullStr | Властивості композицій поліуретан монтморилоніт |
| title_full_unstemmed | Властивості композицій поліуретан монтморилоніт |
| title_short | Властивості композицій поліуретан монтморилоніт |
| title_sort | властивості композицій поліуретан монтморилоніт |
| url | https://surfacezbir.com.ua/index.php/surface/article/view/127 |
| work_keys_str_mv | AT savelyevyuv propertiesofpolyurethanemontmorillonitecompositions AT robotalp propertiesofpolyurethanemontmorillonitecompositions AT chumikovagm propertiesofpolyurethanemontmorillonitecompositions AT levchenkoni propertiesofpolyurethanemontmorillonitecompositions AT akhranovichor propertiesofpolyurethanemontmorillonitecompositions AT savelyevyuv vlastivostíkompozicíjpolíuretanmontmorilonít AT robotalp vlastivostíkompozicíjpolíuretanmontmorilonít AT chumikovagm vlastivostíkompozicíjpolíuretanmontmorilonít AT levchenkoni vlastivostíkompozicíjpolíuretanmontmorilonít AT akhranovichor vlastivostíkompozicíjpolíuretanmontmorilonít |