Модификация водных полимерных дисперсий золями серебра и меди тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.17.06, кандидат наук Соловьев, Антон Валерьевич

• Соловьев, Антон Валерьевич
• кандидат наук
• 2014

Оглавление диссертации кандидат наук Соловьев, Антон Валерьевич

Введение

1. Литературный обзор

1.1 Водные дисперсии полимеров

1.1.1 Устойчивость полимерных дисперсий

1.1.2 Механизм пленкообразования из водных дисперсий. Структура и свойства пленок

1.2 Методы получения наночастиц и их дисперсий

1.2.1 Химическое осаждение из паровой фазы

1.2.2 Плазмохимический способ

1.2.3 Жидкофазное восстановление

1.2.4 Электрохимический метод

1.2.5 Термическое разложение нестабильных соединений

1.2.7 Получение наночастиц с помощью водоохлаждаемого диска или барабана

1.2.8 Получение наночастиц металлов методом ультразвукового диспергирования

1.3 Методы идентификации наночастиц

1.4 Свойства наночастиц и области их применения

1.4.1 Бактерицидные свойства наночастиц серебра и меди

1.4.2 Каталитические свойства меди

1.4.3 Оптические свойства серебра и меди

1.5 Совмещение и модифицирование дисперсий

2.0бъекты и методы исследований

2.1.1 Водные дисперсии полимеров

2.1.2 Медь

2.1.3 Серебро

2.1.4 Стабилизаторы

2.1.5 Восстановители

2.1.6 Дистиллированная вода

2.2 Методы исследования

2.2.1 Получение коллоидных растворов

2.2.2 Приготовление смеси полимерной дисперсии и коллоидного раствора

2.2.3 Приготовление смеси полимерной дисперсии и водного раствора стабилизатора

2.2.4 Дисперсионный анализ методом динамического светорассеяния

2.2.5 Исследование электрокинетических свойств водной полимерной дисперсии и ее смеси с коллоидными растворами меди

2.2.6 Определение минимальной температуры пленкообразования покрытий, сформированных из полимерных дисперсий

2.2.7 Метод определения упруго-деформационных свойств свободных пленок

2.2.8 Определение агрегативной устойчивости водных дисперсий

2.2.9 Определение относительной твердости покрытий

3. Результаты и обсуждения

3. 1 Синтез нанозоля меди

3.2 Совмещение полимерных дисперсий с наночастицами меди и серебра68

3.2.1 Влияние золя меди на электрокинетические свойства и устойчивость полимерных дисперсий

3.2.2 Влияние золя меди и серебра на минимальную температуру пленкообразования полимерных дисперсий и механические свойства покрытий

4. Описание технологического процесса

Выводы

Список использованных источников

Приложение А

Приложение Б

Список принятых сокращений.

ПАВ - поверхностно-активное вещество НРЧ - наноразмерные частицы ГЛБ - гидрофильно-липофильный баланс ПЭГ - полиэтиленгликоль

ОС-20 - моноалкиловый эфир полиэтиленгликоля и первичных жирных спиртов

МТП - минимальная температура пленкообразования

АК - акриловая дисперсия

Ст-АК - стиролакриловая дисперсия

УР - полиуретановая дисперсия

ПВА - поливинилацетатная дисперсия

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Модификация водных полимерных дисперсий золями серебра и меди»

Введение.

Модифицирование водных дисперсий полимеров одно из перспективных направлений, позволяющее целенаправленно управлять свойствами лакокрасочных материалов и покрытий на их основе. Особое место в этой проблеме занимает использование для модифицирования наночастиц металлов. Главной особенностью свойств наночастиц металлов является их высокая реакционная способность, обусловленная их повышенной склонностью к ионному и атомному обмену, а также адсорбции на различных поверхностях. Специфические свойства наночастиц металлов открывают широкие возможности для создания новых материалов с высокой биологической активностью для применения в различных отраслях промышленности.

На сегодняшний день установлено, что золи наночастиц меди обладают грибостойкими и фунгицидными свойствами. Наночастицы меди оказывают выраженное антибактериальное действие в отношении грамположительных и грамотрицательных бактерий. Давно известны бактерицидные свойства металлического серебра, связанные с его медленным окислением и выделением ионов серебра в окружающую среду. Покрытия и материалы, модифицированные наночастицами серебра и меди, могут быть использованы в качестве профилактических антимикробных средств. Однако, до настоящего времени не проведено детальное исследование влияния наночастиц меди и серебра в составе полимерных дисперсий на их свойства. В связи с этим исследования, направленные на решение этой задачи актуальны.

Цель работы. Установление физико-химических условий совмещения нанозолей меди и серебра с водными дисперсиями полимеров и изучение их влияния на свойства дисперсий и покрытий на их основе для придания лакокрасочному материалу антибактериальных и фунгицидных свойств.

Для достижения поставленной цели было необходимо решить следующие задачи:

- установить условия синтеза золей меди в присутствии полимерных

ПАВ;

- изучить влияние коллоидных растворов меди и серебра на устойчивость полимерных дисперсий;

- изучить влияние добавки золей меди и серебра на свойства покрытий, полученных из совмещенных дисперсий.

Научная новизна работы:

1. Показано, что при использовании в качестве стабилизатора моноалкилового эфира полиэтиленгликоля и первичных жирных спиртов возможно получение наночастиц меди с размерами от 30 до 120 нм, в зависимости от условий синтеза.

2. Установлено, что в исследуемом диапазоне концентраций, переход в нанообласть не зависит от содержания стабилизатора и происходит при температуре выше 40 ОС.

3. Выявлено, что добавки золей серебра и меди повышают электрокинетический потенциал совмещенных дисперсий, а следовательно и их устойчивость.

4. Установлено, что наночастицы меди и серебра различно агрегируются при формировании полимерных покрытий и, соответственно, оказывают различное влияние на упруго-деформационные свойства покрытий.

5. Показано, что добавки наночастиц меди и серебра придают покрытиям, сформированным из водных дисперсий полимеров грибостойкость и фунгицидность.

Практическое значение работы:

1. Разработан способ получения стабилизированных наночастиц меди в виде водных золей.

2. Предложено и апробировано использование золей, содержащих

наночастицы серебра и меди, в водных дисперсиях полимеров, предназначенных для лакокрасочных материалов. 3. Даны рекомендации для промышленного получения противообрастающих и антибактериальных ЛКМ.

Личный вклад автора. Диссертантом выполнен весь объем экспериментальных исследований, проведены необходимые расчеты, обработка результатов и их анализ, сформулированы общие положения, выносимые на защиту, выводы и рекомендации.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на VI и УП конференциях молодых ученых с международным участием «Современные проблемы науки о полимерах» (Санкт-Петербург 2010, 2011), XVI Международной научно-практической конференции «Технологическое образование как фактор инновационного развития страны» (Ярославль 2010), четвертой международной конференции-школе по химии и физикохимии олигомеров «Олигомеры - 2011 » (Казань, 2011), IV научно-технической конференции «Наукоемкие химические технологии - 2011» (Москва 2011), молодежной конференции «Международный год химии» (Казань 2011), 63 и 64 региональных научно-технических конференциях студентов, магистрантов и аспирантов высших учебных заведений с международным участием (Ярославль 2010, 2011), международной конференции по химической технологии «ХТ'12» (Москва 2012).

Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 15 печатных работах, 3 статьях в реферируемых и рецензируемых изданиях, материалах международной конференции и 12 тезисах.

Объем и структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 3 глав, выводов и библиографии. Работа изложена на 124 страницах и содержит 7 таблиц, 70 рисунков, 86 библиографических ссылок.

1. Литературный обзор 1.1 Водные дисперсии полимеров

В настоящее время водные дисперсии полимеров применяются при производстве пластмасс, органических покрытий, клеев, в технологии синтетического каучука и т.д. [1].

По способу получения дисперсии делятся на синтетические и искусственные. Синтетические дисперсии полимеров получают методами эмульсионной или суспензионной полимеризации. Такие дисперсии иногда называют латексами. В лакокрасочной технологии в основном используют синтетические дисперсии гомополимеров и сополимеров винилацетата, сополимеров стирола, акрилатов и некоторых других мономеров. Пленкообразователями в искусственных дисперсиях могут быть полимеры (полиолефины, виниловые полимеры и т.д.), и олигомеры (алкиды, эпоксиды, полиуретаны, битумы, высыхающие масла и т.д.) [2]. Искусственные дисперсии получают эмульгированием олигомеров при температуре выше их температуры размягчения, или растворов олигомеров, или полимеров (иногда с последующей отгонкой растворителей).

В технологии лакокрасочных материалов применяются полимерные дисперсии, различающиеся пленкообразующей способностью, способом стабилизации, дифинильностью и некоторыми другими особенностями [3].

Лиофильность дисперсий определяется сродством фаз. Если полимерная фаза имеет малое сродство к воде, то есть не растворяется, не набухает, а в некоторых случаях даже не смачивается водой, то дисперсию называют гидрофобной. При повышении сродства полимера к воде (ограниченное набухание) образуется дисперсия переходного типа, а при растворении - лиофильная дисперсия (мицеллярное растворение) или раствор (истинное, молекулярное растворение).

Растворы и лиофильные дисперсии пленкообразователей являются термодинамически устойчивыми и обратимыми. Их получение, хранение техническое применение не встречает трудностей.

Лиофобные и переходные дисперсии являются системами термодинамически неустойчивыми, неравновесными и необратимыми. Для их стабилизации используют поверхностно-активные вещества (ПАВ), которые обеспечивают поверхностную лиофилизацию или придают гидрофильность пленкообразователю, обеспечивая как поверхностную, так и объемную лиофилизацию [1-2].

1.1.1 Устойчивость полимерных дисперсий

Различают кинетическую и агрегативную устойчивость [4,5]. Кинетической называют устойчивость дисперсной фазы к седиментации или флотации в зависимости от плотностей дисперсной фазы и дисперсионной среды. Агрегативная - это устойчивость к агрегации частиц при хранении дисперсии, в результате которого понижается дисперсность до коагуляции и образования геля.

Если расслоение дисперсии не сопровождается потерей агрегативной устойчивости, то оно обратимо и не является препятствием для ее технического использования. Агрегативно-неустойчивые дисперсии в качестве пленкообразующих систем не используются или предварительно подвергаются стабилизации.

Установлено [5], что дисперсные системы обладают «избытком» энергии, обусловленной наличием развитой межфазной границы. Если этот избыток не компенсируется лиофильностью, то устойчивость коллоидного раствора носит кинетический характер, т.е. связана с существованием потенциального барьера, препятствующего необратимому слипанию дисперсных частиц при столкновениях в процессе броуновского движения. Данный потенциальный барьер является формально кинетическим понятием.

В случае коллоидных растворов он выражает особое энергетическое состояние «пристенной» части дисперсной среды. Толщина пристенного слоя, находящегося в измененном энергетическом состоянии (а, следовательно, и структурном) состоянии по сравнению с объемной частью среды («вдалеке» от частицы), составляет порядка 30-50 нм.

Существует несколько объяснений причин образования потенциального барьера, а отсюда и природы устойчивости лиофобных коллоидов, однако, для количественной оценки агрегативной устойчивости и связанных с нею технических свойств таких систем применяют [3-5], главным образом:

1) физическую теорию устойчивости (ДЛФО), согласно которой устойчивость золя обусловлена свойствами двойного электрического слоя;

2) термодинамическую теорию устойчивости, связывающую устойчивость золя с термодинамическими свойствами адсорбционных слоев, включающих молекулы или ионы ПАВ и дисперсионной среды.

Обе эти теории наиболее детально разработаны для золей с водной дисперсионной средой и находят применение для оценки устойчивости водных дисперсий полимеров.

Физическая теория устойчивости применима к ионно-стабилизированным дисперсиям, а термодинамическая - и к неионно-стабилизированным [3]. Кроме того, устойчивость большинства технических водных дисперсий достигается за счет присутствия в них эмульгаторов -дифильных ПАВ.

Мицеллобразование ПАВ в водных растворах обусловлено уникальной, пронизанной водородными связами структурой воды. Характер и свойства получающихся ассоциатов решающим образом зависят от молекулярной структуры ПАВ.

Согласно определению, выработанному ИЮПАК, критическая концентрация мицеллобразования (ККМ) - это сравнительно узкий интервал концентраций, обозначающий предел, ниже которого мицеллы практически

не обнаруживаются, а выше которого практически все добавляемое ПАВ образует мицеллы. Это диапазон, в котором многие свойства растворов ПАВ претерпевают существенные изменения.

При ККМ и несколько выше мицеллы ПАВ практически монодисперсны, а концентрация мицеллобразованного ПАВ почти постоянна. Однако в случае неионогенных ПАВ, особенно при температурах, близких к точке помутнения, а также у некоторых ионогенных ПАВ в присутствии электролитов или гидрофобных органических противоионов могут образовываться довольно крупные полидисперсные системы. У неионогенных ПАВ вблизи точек помутнения из водных растворов наблюдается образование гигантских мицелл вследствие протекания вторичной агрегации.

Из литературных источников [4,5] известно, что предельная адсорбция ПАВ на межфазной границе полимер- вода отвечает ККМ данного ПАВ. Значение предельной адсорбции может быть вычислено по значению удельной межфазной поверхности. Для монодисперсной системы со сферическими частицами 8=3(р/г (где г - радиус частиц; ср - объемная доля дисперсной фазы). С учетом площади, занимаемой молекулой ПАВ на межфазной границе в монослое Эо получаем значение адсорбции Г, (в г/м2):

Г=ЗфМР,/80Ма

Где М - молекулярная масса ПАВ; Р) - степень адсорбционной насыщенности; Ка - число Авогадро.

Фазовое поведение ПАВ можно эффективно регулировать добавками гидротропов и сорастворителей. Под термином гидротропия понимают свойство некоторых химических соединений (гидротропов) повышать растворимость в воде ограниченно или трудно растворимых веществ[4,5]. Механизм действия гидротропов может слагаться из трех факторов: нарушения структуры воды и ослабления гидрофобных взаимодействий;

комплексообразования с молекулами труднорастворимых веществ; нарушения жидкокристаллического порядка и образования смешанных мицелл.

Упрочнение структуры воды, а также частичной солюбилизацией в мицеллах объясняют тот факт, что в малых концентрациях низшие спирты способны понижать ККМ ионогенных ПАВ и повышать степень диссоциации противоионов. С дальнейшим увеличением содержания органического растворителя ККМ резко нарастает и становится все менее выраженной. Существует критический для мицеллобразования состав растворителя (КМСР), при котором ККМ ПАВ максимальна, либо не обнаруживается вообще. Прежде всего, он зависит от природы органического растворителя. У неионогенных ПАВ минимума ККМ с ростом содержания спирта обычно не обнаруживается.

При изучении полиолов установлено, что с увеличением числа гидроксильных групп их влияние на агрегацию и фазовое состояние ПАВ уменьшается. Этиленгликоль и пропиленгликоль повышают ККМ и сорастворимость ПАВ, глицерин оказывает незначительный эффект, а сорбитол понижает их. Все полиолы упрочняют структуру воды, что, например, проявляется в неадцитивном росте ее вязкости и в снижении трансляционной подвижности протонов. Спирты от С4 и выше снижают ККМ ПАВ и образуют с ними смешанные мицеллы.

Известны [1-5] различные факторы, понижающие устойчивость или приводящие к коагуляции пленкообразующих дисперсий:

1) Коагуляция электролитами. Все ионно-стабилизированные дисперсии в присутствии значительных количеств постороннего электролита становятся мене устойчивыми, причем коагулирующая способность ионов -коагулянтов возрастает с их зарядом. Неионно-стабилизированные дисперсии устойчивы к электролитам.

2) Коагуляция неэлектролитами. Такие вещества (спирты, ацетон) резко повышают растворимость эмульгаторов в дисперсионной среде.

Поэтому адсорбция ПАВ уменьшается, и устойчивость дисперсии может понизиться вплоть до полной коагуляции.

3) Гетенрокоагуляция. В этом случае на «новых» поверхностях раздела фаз происходит адсорбция ПАВ, покидающих адсорбционные слои исходной дисперсии. Адсорбционное равновесие смещается в сторону уменьшения адсорбционной насыщенности полимерных глобул, и система становится менее устойчивой. Особенно сильно понижает устойчивость анионно-стабилизированных дисперсий добавление минеральных дисперсных фаз, не подвергнутых предварительно адсорбционной модификации ПАВ. Эмульгаторы обладают обычно большей поверхностной активностью к минеральным фазам, чем к полимерным частицам. В связи с этим в технологии водно-дисперсионных красок практически невозможно провести непосредственное совмещение водной дисперсии полимера с сухим пигментом или наполнителем, а пасты диспергированных в воде пигментов и наполнителей обязательно содержат, ПАВ, адсорбирующиеся на частицах минеральной фазы.

4) Замораживание. Обычно водные дисперсии полимеров замерзают при температуре ниже О °С в зависимости от содержания ПАВ и других гидрофильных добавок. В замороженной дисперсии полимерные частицы вынуждены контактировать за счет внутренних напряжений, обусловленных ростом кристаллов льда в жидких прослойках. Возникновение при этом силы достаточно велики и могут преодолевать защитное действие адсорбционных слоев (в которых вода не замерзает до температуры -40°С). Добавкой антифризов можно понизить температуру начала образования льда в прослойках между частицами и повысить устойчивость дисперсии к замораживанию.

5) Разведение. При разведении водой дисперсии полимеров адсорбционное равновесие смещается в результате увеличения содержания (но не концентрации) ПАВ в водной фазе и десорбции ПАВ с границы полимер-вода; при этом устойчивость понижается.

6) Механические воздействия. Все виды интенсивных механических воздействий на дисперсии являются факторами, ускоряющими коагуляционные процессы, поскольку при этом увеличивается частота и интенсивность соударения частиц и повышается вероятность преодоления потенциального барьера. При механических воздействиях коагуляционные процессы протекают локально и сопровождаются накоплением коагулюма (полимерного геля), а не коагуляцией всей дисперсии. Более того, поскольку при появлении коагулюма «освобождается» некоторое количество ПАВ, остальная часть дисперсии становится даже несколько более устойчивой.

7) Повышение ткемпературы. Ионно-стабилизованные дисперсии полимеров обычно достаточно устойчивы к нагреванию, их даже можно концентрировать упариванием. Неионогенные ПАВ характеризуются отрицательным температурным градиентом гидратации, поэтому стабилизованные ими дисперсии полимеров склонны к термокоагуляции уже при 60-80 °С.

1.1.2. Механизм пленкообразования из водных дисперсий. Структура и свойства пленок

Формирование покрытий из водно-дисперсионной лакокрасочной композиции происходит в результате коагуляции ее на подложке. Пленкообразование из водных дисперсий полимеров рассматривается многими авторами как процесс ликвидации межфазной границы полимер-среда на поверхности подложки при одновременном удалении дисперсионной среды. Внешними признаками процесса являются уменьшение объема и оптической плотности пленок и увеличение их объемного электрического сопротивления [2-7].

Пленкообразование связано с золь-гель - переходом и последующим самопроизвольным сжатием образованного промежуточного геля до

состояния монолитной пленки. Дестабилизация в реальных условиях достигается за счет испарения воды [6,7]. При этом различают три стадии формирования покрытий.

В процессе высыхания полимерные частицы сближаются (рис. 1.1 (а)) и по мере испарения воды контактируют друг с другом (рис. 1.1 (б)). При дальнейшем испарении воды капиллярное давление и поверхностное натяжение прижимают частицы друг к другу, сильно деформируя при минимальной температуре пленкообразования (МТП), характерной для каждого полимера (рис. 1.1 (в)). До этого момента хорошо видны границы деформированных частиц. На последней стадии происходит диффузия полимерных цепей через границы соприкосновения частиц. В результате полимерные частицы слипаются (коалесцируют) в точках соприкосновения, образуя сплошную пленку (рис. 1.1 (г)). [7]

Рисунок 1.1 - Схема процесса пленкообразования

Пленкообразование происходит тогда, когда капиллярное давление в системе превышает сопротивление деформации полимерных частиц (глобул):

а)

б)

в)

г)

копт>Е1

Установлено, что пленкообразующими свойствами обладают дисперсии полимеров, Е«, которых не превышает 3-5 МПа, иначе говоря, в условиях пленкообразования полимер должен находится в высокоэластичном или вязкотекучем состоянии. Таким образом, критерием оценки температуры формирования покрытий, то есть минимальной температуры пленкообразования (МТП), ориентировочно может служить температура стеклования полимера Тс [2].

Значение МТП обычно ниже Тс полимера. Разница между значениями МТП и Тс наиболее заметна для дисперсий полярных сополимеров. В этом случае наблюдается явление гидропластификации — пластификации полимера за счет размягчения поверхности частиц водой. Вследствие этого полярные дисперсии имеют МТП приблизительно на 15°С ниже, чем неполярные при одинаковой температуре стеклования.

Для получения прочных пленок хорошего качества при комнатной температуре на основе дисперсий «твердых» сополимеров с Тс > 20°С обычно применяют временные пластификаторы - растворители, которые испаряются после завершения процесса пленкообразования. В отличие от истинных пластификаторов, также применяемых для снижения МТП, эти растворители не остаются в пленке. Они испаряется с различной скоростью в зависимости от температуры окружающей среды, влажности, температуры кипения и остаточного давления паров. Такие растворители называют пленкообразующими добавками или коалесцентами. В качестве коалесцентов используют уайт-спирит, бутилдигликоль, дипропиленгликоль и ацетаты гликолевых эфиров.

В пленках, полученных из дисперсий, обычно удается идентифицировать структуры, относящиеся ко всем структурным уровням: молекулярному, надмолекулярному и фазному.

Различают [1-7] три вида структур микрогетерогенных пленок, формируемых из водных дисперсий полимеров.

1) Замкнутая структура второго рода. Здесь не совмещиеся с полимером ингридиенты латекса образуют как бы дисперсную фазу твердой пленки, а слипшиеся частицы полимера - сплошной континуум. Естественно, что такая пленка мало проницаема для воды и ее паров (при условии достаточной гидрофобности самого пленкообразователя). По проницаемости, а также по комплексу физико-механических характеристик такая пленка должна мало отличаться от микрогомогенных пленок, полученных из раствора полимера.

2) Открытая структура пленки. В этом случае пленка представляет собой как бы две взаимопроникающие сетки из пленкообразователя и других добавок, которые выделяются в отдельную фазу. Такая пленка имеет капилляры, заполненные гидрофильными молекулами ПАВ, и легко проницаема для воды.

3) Замкнутая структура первого рода. При большом избытке несовместимых с полимером добавок образуется пленка, где дисперсионный фазой являются уже частицы полимера.

Пленки, обладающие структурой последнего типа, совершенно неприемлемы в защитных покрытиях. Что касается структур 1 и 2, то следует учитывать, что в реальных латексных связующих содержание добавок таково, что пленка всегда будет характеризоваться некоторой степенью открытости структуры. Обычно латексные покрытия заметно (до 8-10%) набухают в воде и в набухшем состоянии обладают низкой прочностью. Надмолекулярная структура в покрытиях, полученных из водных дисперсий, в меньшей степени, чем фазовая влияет на свойства покрытий и тому же значительно меньше поддается регулированию.

В том случае, если на фазовом уровне образуется закрытая структура, свойства пленки в основном определяются составом и строением полимера, то есть структурой молекулярного уровня. Считается, что в этом случае нет существенных различий в свойствах пленок, полученных из одного и того же пленкообразователя через состояние раствора или водной дисперсии. [6,7]

1.2 Методы получения наночастиц и их дисперсий

Существует довольно много способов получения наночастиц металлов, но многие ученые склонны делить их на 2 типа: «снизу-вверх» и «сверху -вниз». Первый тип - это восстановление из ионов до наночастиц, в основном характерен для химических способов получения наночастиц; второй тип - это дробление крупных частиц на более мелкие до наноразмеров, в основном характерен для физических способов получения (рис. 1.1) [8-14].

Теперь более подробно рассмотрим некоторые из них.

1.2.1 Химическое осаждение из паровой фазы [9,15]

В основу данных методов положено осаждение пленок на поверхность нагретых деталей из соединений металлов, находящихся в газообразном состоянии. Осаждение проводят в специальной камере при пониженном давлении. При этом эти соединения в определенной зоне реакционной камеры термически разлагаются с образованием твердого осадка в виде нанопорошка и газообразных веществ или вступают в химические реакции также с образованием порошка и газообразных веществе. В качестве исходного сырья могут использоваться галогениды (главным образом хлориды) металлов, алкильные соединения, карбонилы, оксихлориды. Размер получаемых частиц может регулироваться температурой и скоростью осаждения. Оптимальное протекание химических реакций происходит при температурах 500-1500°С. По такой технологии получены нанопорошки кремния, бора, оксидов титана, циркония, алюминия, нитриды, карбиды и карбонитриды кремния и диборид титана с размером частиц от 20 до 600 нм.

Методы получения наночастиц

Основанные на химических процессах

Основанные на физических процессах

Химическое осаждение

из паровой фазы

-перенос через газовую фазу; -восстановление с последующим разложением

Высоко-энерге-тичес-кий Ч синтез

X

-детонационный;

-плазмо-химический

Вос-стан-овле-ние из раство -ров

т

-жидко-фазное восстановление;

-золь-гель;

-жидко-фазное восстановление;

-электрохимический метод;

-гидротермальный синтез;

-микроэмульсионный метод;

-крио-химический метод

Разло- Физи-

жение ческое

неста- осаж-

биль- дение

ных из

соеди- паро-

нении вой

1 —,-х 1 фазы

-термическое;

-радиационное

Распыление расплава

I

-термическое испарение (индукционный, электронно-лучевой, лазерный нагрев);

-взрывное испарение (взрыв электро-проводни

-ка, воздействие импульсного лазера);

-испарение в потоке инертного газа (левита-ционно-струйный [ метод)

-с помощью водо-охлажда емого диска или барабана;

-ударное распыле -ние;

-электро-

гидро динамическое

-размол в

мельницах;

-проти-воточн-

ый размол в псевдо-ожижен-ном слое;

-ультразвуковое диспергирование.

В рассматриваемой группе технологий можно выделит два основных метода: перенос через газовую фазу и восстановление с последующим разложением [16]. Примером первого метода может служить процесс, основанный на последовательности ряда повторяющихся химических реакций с участием хлоридов металлов: КН4С1 —» МН3 + НС1 ; Ме1 + 2НС1 —> Ме'СЬ + Н2; Ме'О + + 2НС1 + С <-> Ме'СЬ + СО + Н2 ; Ме'СЬ + Ме11 <-► Ме1 + Ме"С12; МеиС12 + Н2 Ме + НС1 . Примером второго метода может быть процесс основанный на реакциях синтеза и последующего разложения карбонилов: хМе +^СО = Ме^СО)^ ; Мел(СО)у —»хМе +^СО.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Соловьев, Антон Валерьевич, 2014 год

ЛИТЕРАТУРА

1.ГОСТ 9,048-89 «ЕСЗКС. Изделия технические. Методы либораторных испытаний на стойкость к воздействию плесневых грибов». Мл Изд-во стандартов, 1989.

2.ГОСТ 9.050-75 «ЕСЗКС, Покрытия лакокрасочные. Метода лабораторных испытаний на устойчивость к воздействию плесневых 1рнбов. М.: Изд-во стандартов, 1995.

Заведующий лабораторией Лу^ ^ ^ тропических технологий, к.т.н, (/ / В.А.Карпов