Реологические и механические свойства полимеров, наполненных наноразмерными частицами алмазов детонационного синтеза тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 02.00.06, кандидат химических наук Карбушев, Валерий Валерьевич

• Карбушев, Валерий Валерьевич
• кандидат химических наук
• 2010

Оглавление диссертации кандидат химических наук Карбушев, Валерий Валерьевич

Определения, обозначения и сокращения

Введение

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ДАННЫХ

1.1. Общая информация о полимерных композитах

1.2.Структура и химия поверхности ДНА 19 1.3.Очистка и модификация ДНА

1.4. Агрегация ДНА

1.5. Области применения ДНА

1.6. Полимер-наноалмазные композиции

1.7. Реология композитов.

1.8. Постановка задачи

ГЛАВА 2. МЕТОДИКИ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ОБРАЗЦОВ И МЕТОДЫ

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1. Объекты и исследования.

2.2. Методы введения частиц ДНА в полимерную матрицу.

2.3. Модификация поверхности частиц ДНА.

2.4. Методы исследования.

2.4.1. Морфология потока

2.4.2. Оценка распределения частиц наполнителя по размерам в композициях.

2.4.3. Измерение реологических характеристик.

2.4.4. Дифференциальная сканирующая калориметрия.

2.4.5. Механические свойства.

2.4.6. Трибологические характеристики.

2.4.7. ИК-спектроскопия

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА СПОСОБОВ СОВМЕЩЕНИЯ ДНА С ТЕРМОПЛАСТАМИ. МОРФОЛОЛОГИЯ ПОЛУЧЕННЫХ КОМПОЗИЦИЙ.

3.1. Разработка способов получения ПАК.

3.2. Оценка равномерности распределения ДНА в композитах.

3.3. Определение содержания модификаторов поверхности частиц ДНА методом

ИК-спектроскопии.

ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЛАКСАЦИОННЫХ И ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ

СВОЙСТВ ПАК.

ГЛАВА 5. РЕОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОЛИМЕР-АЛМАЗНЫХ

КОМПОЗИЦИЙ.

5.1 Эффект снижения вязкости со степенью наполнения.

5.2 Температурная зависимость вязкости прекурсоров нанокомпозитов.

5.3 Упругие свойства ПАК

5.4 Вязкоупругие свойства ПАК

ГЛАВА 6. МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОЛИМЕР-АЛМАЗНЫХ КОМПОЗИЦИЙ.

6.1 Ударная вязкость.

6.2 Твёрдость по Бринеллю.

6.3 Механические испытания в условиях растяжения.

6.4 Трибологические свойства. 131 ВЫВОДЫ 136 СПИСОК ЦИТИРУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

ОПРЕДЕЛЕНИЯ, ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ

ГПЦ - Гидроксипропилцеллюлоза

ДНА - Детонационные наноалмазы (наноалмазы детонационного синтеза)

ММ - Молекулярная масса

МНА - Модифицированные наноалмазы

ПАК - Полимер-наноалмазный композит

ПВС - Поливиниловый спирт

ПСФ - Полисульфон

ПЭМ - Просвечивающая электронная микроскопия САН - Сополимер акрилонитрила и стирола ТФМСК - Трифторметансульфокислота ГФП - Гексафторизопропанол Тё - Температура стеклования

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Реологические и механические свойства полимеров, наполненных наноразмерными частицами алмазов детонационного синтеза»

Актуальность проблемы

Полимеры обеспечивают производство важнейших материалов, в том числе и для критических технологий (конструкционные материалы, полимерные и полимерно-волокнистые композиты, покрытия с заданными свойствами, мембраны, биосовместимые материалы, материалы для сенсорных, опто- и фотоэлектронных устройств, гибридные и огнезащитные материалы и т.д.) и потребляются практически во всех отраслях промышленности и народного хозяйства.

В России существует уникальная стратегическая сырьевая база для развития отечественной промышленности мономеров и полимеров (нефть, природный газ, уголь, древесина). Вместе с тем, вовлеченность этих сырьевых ресурсов в переработку на предприятиях отечественной промышленности ничтожно мала и составляет не более 1%.

Основная масса сырья продается за рубеж и возвращается в Россию в виде высокотехнологичных и дорогостоящих продуктов, в том числе и изделий из полимеров. Действующие отечественные крупнотоннажные производства ориентированы на производство базовых марок немодифицированных полимеров, что значительно ограничивает возможности их применения для других отраслей производства. Отечественное производство в области композитов только начинает восстанавливаться после коллапса 90-х прошлого века.

Вместе с тем, ужесточение требований к экологической безопасности технологий настоятельно требует создания производства модифицированных полимерных материалов и полимерных композиционных материалов с пониженным содержанием экологически вредных компонентов (в идеале - с полным их исключением). Одновременно с этим, отечественные полимерные материалы должны обладать высокими механическими характеристиками и функциональными свойствами, чтобы быть кокурентноспособными на мировом рынке.

Создание новых химических производств для получения новых мономеров и полимеров, отвечающих этим требованиям, является чрезвычайно дорогостоящим, поэтому альтернативным путем решения указанных задач является разработка новых типов полимерных нанокомпозитов, с использованием в качестве активных наполнителей наночастиц различной природы. Однако решение этой задачи также связано с большими технологическими затруднениями, связанными как с получением "эффективных" наполнителей, так и с контролируемым распределением их в полимерной матрице.

Для получения наполненных полимеров уже давно применяют различные тонкодисперсные наполнители зернистой или пластинчатой формы. Необходимым требованием к таким наполнителям является малый размер частиц. Так, заметное усиление каучуков при изготовлении шин наблюдается в том случае, когда частицы наполнителя имеют удельную Л поверхность, превосходящую 50 м /г [1]. В настоящее время для этой цели используют как углеродные, так и белые сажи (аэросил), имеющие удельную поверхность 150-200 м"/г [2]. До начала "эры нанотехнологий" это были самые высокодисперсные наполнители, которые получают в больших объёмах и используют при изготовлении массовых (крупнотоннажных) наполненных полимерных материалов.

Зачастую в качестве усиливающих элементов в полимеры вводятся волокнистые материалы (стеклянные, углеродные, арамидные волокна), обеспечивающие получение высокопрочных и высокомодульных композитов.

Анализ современного состояния проблемы показывает, что создание новых типов полимерных конструкционных материалов с использованием традиционных приемов наполнения полимерных матриц традиционными дисперсными наполнителями (частицы микронного и субмикронного уровня дисперсности, непрерывные и рубленые волокна и т.п.) в значительной степени исчерпало себя в плане достижения нового уровня эксплуатационных свойств. Новые прорывные решения могут быть достигнуты только на пути использования принципов нанотехнологий, то есть переходом к нанодисперсному состоянию усиливающих компонентов. В этом случае становится важнейшей такая характеристика диспергируемого материала, как межфазная поверхность, вклад которой в модификацию свойств полимерных материалов становится столь существенным, что приводит к радикальным и неаддитивным усилениям тех или иных функциональных характеристик.

Особое место полимерных нанокомпозитов в ряду других известных материалов обусловлено "сведением в одной точке" шкалы характерных размеров, отвечающих: радиусу инерции полимерной цепи (размер цепи); размеру частиц наполнителя (модификатора) и среднему размеру элементов наноструктуры (расстояние между частицами, структурная периодичность, размер переходной зоны или межфазовой границы и т.п.). Все это приводит к существенно более резкому "синергетическому" характеру изменения свойств нанокомпозиционных полимерных материалов при варьировании структурных характеристик, по сравнению с традиционными полимерными композиционными материалами [3].

В июле 1963 г. в Советском Союзе был открыт детонационный синтез наноалмазов (ДНА), как составляющая разработки взрывных технологий синтеза сверхтвердых материалов. С 1982 года в СССР начинается активное развитие исследований и производство наноалмазов в нескольких научных центрах [4, 5]. Носителем основных свойств в ДНА являются нанокристаллы со средним размером 40-60 ангстрем. Частица такого размера практически является пограничным состоянием вещества, соответствующим переходу от молекулярных образований к надмолекулярным кристаллическим структурам. Кроме того, кристаллик ДНА, полученный в нестационарных, крайне жестких условиях взрыва, имеет не привычную гладкую поверхность, а напротив - "'бахрому" кислородсодержащих функциональных групп. Отсюда следует целый комплекс необычных свойств и нестандартных областей применения ДНА.

Преимущество ДНА перед основными типами обычных углеродных наполнителей: сажами, углеродными волокнами, высокодисперсным графитом состоит в следующем. Прежде всего, это - изотропность свойств частицы ДНА, обусловленная высокой симметричностью кубической решетки микрокристалла алмаза и случайным характером агрегации первичных частиц, что отличает ДНА от углеродных волокон различного типа с их линейной анизотропией, а также от саж и углеграфитовых наполнителей с выраженной слоистой структурой. Таким образом, ДНА, как наполнитель, способствует образованию в полимерной матрице совершенных трехмерных структур, на которых формируется "адсорбционная структура" макромолекул полимера. В результате, такой нанокомпозит проявляет усиленные механические характеристики во всех * направлениях, при условии, что его переработка не приведет в появлению предпочтительной ориентации морфологических форм, образованных взаимодействующими наночастицами, окруженных адсорбционными оболочками. Другими словами, частицы ДНА можно рассматривать как объемные макромолекулы, которые включаются в структуру полимерных материалов, придавая им новые качества: прочность, износостойкость, термическую, радиационную и химическую стабильность. Более того существуют промышленные установки, позволяющие получать ДНА в количествах, исчисляемых тоннами в год, отличающихся относительно невысокой себестоимостью.

Таким образом, очевидна целесообразность получения и использования полимер-наноалмазных композитов (ПАК), которые дают возможность создавать современные полимерные композиционные материалы с совершенно новыми или улучшенными технологическими и эксплуатационными свойствами. Хотя традиционно особое внимание уделяют влиянию наполнителей на механические характеристики (что привело к их делению на усиливающие или армирующие и неусиливающие или инертные), наполнители способны вызывать появление ряда функциональных свойств - снижение объемных термических усадок, облегчению переработки, улучшение формуемости и формоустойчивости, повышение огнестойкости, модификации фрикционных или антифрикционных, электрических, теплофизических и других характеристик. Модифицированные наноалмазами полимеры востребованы в авиа-, автомобиле-, тракторо- и судостроении, в медицине, химической и нефтехимической промышленности при производстве уплотнителей, клеев, запорной арматуры различного назначения, в протекторных и антифрикционных пленочных покрытиях.

Между тем, совершенно очевидно, что для успешного и направленного создания нового класса композиционных материалов необходимо тщательное и всестороннее изучение как структуры наполнителя в композите (форма частиц, их размеры, взаимное расположение в пространстве матрицы), так и полимерной матрицы (формирование упорядоченных структур разного уровня, учёт взаимодействия на границе раздела фаз, выявление связи между структурой полимера и свойствами композиционного материала в целом). Помимо этого, важнейшей проблемой является разработка способа равномерного распределения и дезагломерирования частиц ДНА в матрице полимера, поскольку именно морфология композиции является первостепенным фактором, влияющим на свойства конечного материала.

В лабораторных исследованиях при создании полимерных нанокомпозиционных материалов с приемлемым качеством распределения чаще всего применяется либо способ полимеризации мономера в присутствии наночастиц наполнителя, либо распределение наполнителя в растворе полимера с последующим удалением растворителя. Данные способы носят ряд ограничений и неприемлемы в плане промышленного использования. Подавляющее число термопластов перерабатывается через расплавы путем литья под давлением и экструзии. На данный момент приблизительно 65-70 % от общего объёма пластмасс перерабатывается именно этими методами [6].

Касаясь переработки пластмасс как науки, нужно отметить, что теоретическое обоснование технологии в целом ряде случаев еще недостаточно разработано. Для определения оптимальных параметров процессов и расчета оборудования еще часто пользуются эмпирическими или полуэмпирическими зависимостями. Научно обоснованными являются методы расчета условий переработки на основе законов гидродинамики и теплопередачи с учетом реологических свойств перерабатываемого материала. В наибольшей степени эти методы разработаны для процессов экструзии. Процесс переработки не сводится только к формообразованию, но и сопровождается, как правило, существенным изменением свойств полимеров. Поэтому важно рассмотреть возможность получения ПАК с достижением зысокой степени дисперсности наполнителя путём их переработки через расплавы полимера. Используя новые технологии смешения и регулируемого распределения ДНА в матрице полимера, можно ожидать значительного улучшения достигнутых ранее характеристик.

Разработка новых концепций в создании полимерных нанокомпозитов и систематические исследования их свойств являются основными направлениями данной работы, выполненной в лаборатории реологии полимеров ИНХС им. А. В. Топчиева РАН. В рамках проведенного цикла исследований были осуществлены: поиск способов совмещения наночастиц с полимерами для получения нанокомпозитов нового поколения, установлена связь между структурой и свойствами в системах, в которых в качестве матриц используются аморфные термопластичные полимеры, а в качестве наполнителей — наноалмазы детонационного синтеза. Работа выполнена в 2005-2009 гг. в рамках ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 200710

2012 годы», проекта МНТЦ, а также ряда проектов РФФИ и Ы\УО-РФФИ.

Целью работы является разработка и комплексное исследование физико-механических и реологических свойств полимер-наноалмазных композиций на основе термопластов и наноалмазов детонационного синтеза и оценка влияния их структуры на свойства конечного композиционного материала.

Для этого необходимо было решить следующие задачи:

• Разработать и апробировать в лабораторных условиях эффективные способы получения нанокомпозитов;

• Осуществить химическую модификацию поверхности частиц ДНА;

• Проанализировать распределение частиц по размерам, реализуемое в каждом из апробированных способов;

• Изучить морфологию нанокомпозитов, формирующуюся при различных методах получения;

• Исследовать реологические характеристики прекурсоров нанокомпозитов в связи с их морфологией;

• Освоить методы получения образцов для различных видов испытаний;

• Измерить механические и трибологические свойства полученных нанокомпозитов;

• На основе сопоставления и анализа полученных экспериментальных результатов установить связь между свойствами нанокомпозитов и их структурой.

Научная новизна работы

• Разработаны два оригинальных эффективных способа получения нанокомпозитов на основе полимерных матриц: а) т.н. метод «коллоидного осаждения» - совмещение порошков наполнителя и полимера в инертной жидкой среде в поле ультразвука; б) смешение ДНА в расплаве полимера в условиях режима «срыва».

• Впервые удалось получить композиционный материал приемлемым для практической реализации методом, в котором равномерно распределен частицы наполнителя, подавляющая; часть которых имеет размер менее 100 нм.

• Предложены схемы химической модификации поверхности; частиц ДНА для подавления, их склонности к агломерации.

• Экспериментально • обнаружено формирование текстуры частицами ДНА при течении прекурсоров нанокомпозитов. Морфологические особенности текстур определяются вязкоупругими свойствами дисперсионной среды.

• Впервые установлена, зависимость реологических и механических свойств нанокомпозитов на основе термопластов от содержания ДНА. Обнаружен минимум на концентрационной зависимости вязкости и предложено объяснение,, основанное на изменении механизма течения прекурсоров в сильных сдвиговых полях.

• Показано,, что ДНА могут быть использованы при создании конструкционных многофункциональных материалов с комплексом, улучшенных свойств.

• Впервые проведен систематический анализ совокупности полученных экспериментальных результатов в структурном аспекте, поскольку именно морфология, в конечном счете, определяет свойства нанокомпозиционного материала.

Практическая значимость работы

Разработаны физико-химические основы1 получения нанокомпозитов на основе ДНА и термопластов.

• Предложен промышленное применимый способ эффективного распределения наночастиц наполнителя (практически любой природы) в термопластичных полимерах.

• Экспериментально изучена; взаимосвязь структуры и; свойств композиционного; материала со способами« его получения и концентрацией наполнителя в системе.

• Результаты работы могут быть, использованы для выдачи

1 . • "".' 12 . рекомендаций, по созданию технологии процессов получения нанокомпозиционных материалов различного типа на основе некристаллизующихся полимеров и наноалмазов детонационного синтеза.

• Получены демонстрационные образцы, имеющие повышенные эксплуатационные характеристики - модуль Юнга, разрывную прочность, ударную вязкость, твёрдость, износостойкость, пониженный, коэффициент трения, стойкость к агрессивным средам. • По« наиболее значительным результатам, составляющим предмет интеллектуальной собственности (know-how), в настоящее время подана, заявка на получение патента РФ на тему: «Способ получения полимерного нанокомпозита», per. № 2010124294. Положения; выносимые на защиту

Щюведенное систематическое исследование позволило:

• Предложить, апробировать и оптимизировать в лабораторных условиях методики получения нанокомпозитов путем смешения; в расплаве (в режиме «срыва»)■■и'т.н: «методом коллоидного осаждения»;

• Получить нанокомпозиционныё материалы различной; рецептуры и идентифицировать их структуру; .

• Показать формирование частицами ДНА при, течении текстур различной: ' морфологии; . определяемой вязкоупругими характеристиками дисперсионной'среды.

• Проанализировать . зависимость физико-химических свойств; нанокомпозитов на основе термопластов от содержания ДНА.

Объектами исследования являлись наноалмазь1 детонационного синтеза и нанокомнозиты с матрицами на основе полисульфона и сополимера акрил он итрила и стирола; полученные различными способами.

Апробация работы

Основные результаты работы; были доложены на следующих

Российских и международных конгрессах, конференциях и симпозиумах:

1. European Conference on Composite Materials. 29th August - 1st September, 2006, Biarritz, France.

2. Fourteenth International Conference on Composites Engineering (ICCE/14). July 2-8, 2006, Boulder, Colorado.

3. 7 Всероссийская Конференция «Физическая химия ультрадисперсных (нано-) систем». 22-24 ноября, 2005, Ершово, Россия.

4. 23-й Симпозиум по реологии, 19-24 июля, 2006, Валдай, Россия.

5. International Exhibition "Russian Science Today". November 7-13, 2006, Beijing, China.

6. 4-я Всероссийская Каргинская конференция. 29 января — 2 февраля, 2007, Москва, Россия.'

7. MRS Spring Meeting. April 9-13, 2007, San Francisco, USA.

8. 1-я Конференция молодых учёных "Реология и физико-химическая механика гетерофазных систем". 23-28 апреля, 2007, Карачарово, Россия.

9. International Workshop on Thermoplastic Matrix Composites "THEPLAC 2007". June 28-29, 2007, Ostuni, Italy.

10. European Polymer Congress. July 2-6, 2007, Portoroz, Slovenia.

11. 18 Менделеевский съезд по общей и прикладной химии. 23-28 сентября, 2007, Москва, Россия.

12. European Congress and Exhibition on Advanced Materials and Processes "EUROMAT 2007". September 10-13, 2007, Nurnberg, Germany.

13. Международная конференция "Новые перспективные материалы и технологии их получения НПМ-2007. 9-12 октября, 2007, Волгоград, Россия.

14. 4th Saint-Petersburg Young Scientists Conference "Modern problems of polymer science". April 15- 17, 2008, Saint-Petersburg, Russia.

15. 5th International Conference on Materialography and Microstructural Characterisation. May 29-30, 2008, San Sebastián, Spain.

16. 1st International Conference on New Materials for Extreme Environments. June 2-4, 2008, San Sebastián, Spain.

17. 24 Симпозиум по реологии. 3-7 Июня, 2008, Карачарово, Россия.

18. 13th European Conference on Composite Materials. June 2-5, 2008, Stockholm, Sweden.

19. 3rd International Symposium "Detonation Nanodiamonds: Technology, Properties and Applications", July 1-4, 2008, St.-Petersburg, Russia.

20. 8 Всероссийская конференция «Физикохимия ультрадисперсных (нано-) систем» ФХУДС-VIII, 10-14 ноября, 2008, Белгород, Россия.

21. Первый Международный Форум по Нанотехнологиям. 3-5 декабря,

2008, Москва, Россия.

22. Научная конференция ИНХС РАН, посвященная 75-летию Института, 6-8 апреля, 2009, Москва, Россия.

23. 5th Annual European Rheology Conference (AERC 2009), April 15-17,

2009, Cardiff, United Kingdom.

24. 15th International Conference on Composite Structures (ICCS 15). June 15-17, 2009, Porto, Portuguese.

25. 2-я Конференция молодых учёных "Реология и физико-химическая механика гетерофазных систем". 7-11 июня, 2009, Звенигород, Россия.

26. Второй Международный Форум по Нанотехнологиям. 6-8 октября, 2009, Москва, Россия.

27. 5-th Saint-Petersburg Young Scientists Conference "Modern problems of polymer science". October 19-22, 2009. Saint-Petersburg, Russia.

28. Ill Российская конференция "Актуальные проблемы нефтехимии". 27-30 октября 2009, г. Звенигород, Россия.

29. Всероссийская школа-конференция для молодых учёных "Макромолекулярные нанообъекты и полимерные нанокомпозиты". 8-13 ноября, 2009. Московская область, пансионат «Союз».

Основные результаты работы были опубликованы в следующих научных изданиях:

1. Константинов И.И., Карбушев В.В., Семаков A.B., Куличихин В.Г. "Коллоидное осаждение" как перспективный подход к получению нанокомпозитов на основе полимерных матриц // Журнал прикладной химии. - 2009. - Т. 82, №3. - С.489-493.

2. Куличихин В.Г., Семаков A.B., Карбушев В.В., Платэ H.A., Picken S.J. Переход хаос-порядок в критических режимах течения сдвига расплавов полимеров и нанокомпозитов // ВМС. - 2009. - Т. 51, № 11. - С. 2044-2054.

3. Karbushev V.V., Konstantinov I.I., Parsamyan I.L., Kulichikhin V.G., Popov V.A., George T.F. Preparation of polymer-nanodiamond composites with improved properties // Advanced Materials Research 2009. Vol. 59. P. 275-278.

Публикации

По теме диссертации опубликовано 3 статьи в рецензируемых журналах и 29 тезисов докладов на научных конференциях. Структура и объем работы

Диссертационная работа состоит из введения, 6 глав, выводов, списка цитируемой литературы и содержит 50 рисунков, 4 таблицы, 39 формул. Список цитируемой литературы включает 139 наименований. Общий объём диссертации составляет 151 стр.

Заключение диссертации по теме «Высокомолекулярные соединения», Карбушев, Валерий Валерьевич

выводы

В результате проведенного поиска эффективных способов получения нанокомпозиционных материалов на основе полимеров с наноалмазами детонационного синтеза и систематического исследования структуры и физико-химических свойств нанокомпозитов различного типа, впервые'.

1. Предложены и успешно апробированы в лабораторных условиях два перспективных способа получения нанокомпозиционных материалов:

- метод «коллоидного осаждения» (осаждение частиц ДНА на микрочастицы полимера в инертной жидкой среде в поле ультразвука, с последующей фильтрацией, сушкой и формованием);

- смешение в расплаве полимера в условиях режима эластической турбулентности («срыва»).

2. Этими способами получены прекурсоры нанокомпозитов, в которых более 95% частиц имеют размеры менее 100 нм, а максимум кривой распределения приходит на 40-50 нм. Важно, что этот результат достигнут промышленно приемлемым методом.

3. Разработан метод анализа степени дисперсности наполнителя в готовых композитах в широком диапазоне размеров (микронный и субмикронный уровни).

4. Обнаружено явление «радиального» агрегирования ультрадисперсного наполнителя в низковязкой среде и «кольцевого» в вязкоупругой среде при приложении поля сдвига.

5. Специфическая морфология потока вызывает снижение вязкости расплава нанокомпозита по сравнению с вязкостью ненаполненной матрицы при определенном содержании ДНА.

6. Изучено влияние способа приготовления и, как следствие, степени дисперсности ДНА в полимерах на механические свойства нанокомпозиционных материалов. Установлено существенное повышение модуля упругости, разрывной прочности и предела текучести, твёрдости, ударной вязкости и износостойкости.

7. Разработан подход и осуществлена блокировка активных групп на поверхности частиц ДНА трифторметансульфокислотой и N гексафторизопропанолом для улучшения диспергируемости и улучшения механических свойств композитов.

Список литературы диссертационного исследования кандидат химических наук Карбушев, Валерий Валерьевич, 2010 год

1. Печковская К А. Сажа как усилитель каучука. М.: Химия, 1968. С. 197.

2. Wypych G. Handbook of Fillers. 2nd Edition. Toronto: ChemTec Publishing, 2000. P. 890.

3. Krishnamoorti R., Vaia R.A. Polymer nanocomposites // J. Polymer Sci., part B: Polymer Phys. 2007. Vol.45. № 24. P. 3252-3256.

4. Даниленко В.В. Из истории открытия синтеза наноалмазов // Физика Твердого Тела. 2004. - Т. 46, № 4. - С. 581-584.

5. Долматов В.Ю., Веретенникова М.В., Марчуков В.А., Сущев В.Г. Современные промышленные возможности синтеза наноалмазов // Физика твердого тела. 2004. - Т. 46, № 4. - С. 596-600.

6. Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology. Volume 19. 4th edition. John Wiley & Sons Inc., 1998. P. 136.

7. Нильсен Л.Е. Механические свойства полимеров и полимерных композиций. Пер. с англ. канд. техн. наук П. Г. Бабаевского. М.: Химия, 1978.312 с.

8. Липатов Ю.С. Физическая химия наполненных полимеров. М.: Химия, 1977. 304 с.

9. Mazumdar S.K. Composites manufacturing: materials, product, and process engineering. CRC Press LLC, 2002. P. 23.

10. Friedrich K., Fakirov S., Zhang Z. Polymer composites from nano- to macro-scale. New York: Springer Science, 2005. P. 367.

11. Возняковский А.П., Шелохнева Л.Ф., Долматов В.Ю., Бодрова B.C. Перспектива использования технического алмазного углерода взрывногосинтеза для усиления изопреновых каучуков // Каучук и резина. 1996. -№ 6. - С. 27-30.

12. Физические свойства алмаза: справочник под ред. Новикова Н.В.. Киев: Наукова думка, 1987. 141 с.

13. Barnard A.S., Russo S.P., Snook I.K. Structural relaxation and relative stability of nanodiamond morphologies // Diamond and related materials. 2003. Vol. 12. № 10-11. P. 1867-1872.

14. Belobrova P.I., Bursill L.A., Maslakov K.I., Dementjev A.P. Electron spectroscopy of nanodiamond surface states // Applied Surface Science. 2003. Vol. 215. P. 169-177.

15. Пост Г., Долматов В.Ю., Марчуков В.А., Сущев В.Г., Вертенинникова М.В., Салько А.Е. Промышленный синтез детонационных ультрадисперсных алмазов и некоторые области их использования // Журнал прикладной химии. 2002. - Т. 75, № 5. - С. 773-778.

16. Руденко А.П., Кулакова И.И., Скворцова B.JI. Химический синтез алмаза. Аспекты общей теории // Успехи химии. 1993. - Т. 62, № 2. 7 С. 99-117.

17. Shenderova О.А., Zhirnov V.V., Brenner D.W. Carbon Nanostructures // Critical Reviews in Solid State and Materials Sci. 2002. Vol. 27. № 3-4. P. 227356.

18. Synthesis, Properties and Applications of Ultrananocrystalline Diamond Ed. by Gruen D.M., Shenderova O.A., Vul' A.Ya.. New York: Springer, 2005. P. 401.

19. Кулакова И.И. Химия поверхности наноалмазов // Физика твёрдого тела. 2004. - Т. 46, № 4. - С. 621-628.

20. Кулакова И.И. Тарасевич Б.Н., Руденко А.П., Доржпаламын Н., Губаревич Т.М. Природа и ИК-спектральные характеристики химически модифицированы ультрадисперсных детонационных алмазов // Вестн. моек, ун-та, сер. 2, Химия. 1993. - Т. 34, № 5. - С. 506-510.

21. Долматов В.Ю. Ультрадисперсные алмазы детонационного синтеза: свойства и применение // Успехи химии. 2001. - Т. 70, № 7. - С. 687-708.

22. Верещагин Л.JI., Ларионова И.С. Очистка алмазов // Ползуновский альманах. 1999. - №3. - С. 74-82.

23. Патент Российской Федерации № 2077476, 20.04.1997

24. Патент Российской Федерации № 2081821, 20.06.1997

25. Патент Российской Федерации № 93025608, 21.01.1996

26. Неверовская А.Ю., Возняковский А.П., Долматов В.Ю. Структура дисперсионной среды и седиментационная устойчивость суспензий наноалмазов детонационного синтеза. // Физика твёрдого тела. 2004. -Т. 46, № 4. - С. 646-648.

27. Zhu Y.W., Shen X.Q., Wang B.C., Xu X.Y., Feng Z.J. Chemical mechanical modification of nanodiamond in aqueous system // Физика твёрдого тела. -2004. Т. 46, № 4. - С. 665-667.

28. Kang Xu, Qunji Xue. A new method for deaggregation of nanodiamond from explosive detonation: graphitization-oxidation method // Физика твёрдого тела. 2004. - T. 46, № 4. - С. 633-634.

29. Чухаева С.И. Получение, свойства и применение фракционированных наноалмазов // Физика твёрдого тела. 2004. - Т. 46, № 4. - С. 610-613.

30. Liu Y., Gu Zh., Margrave J.L., Khabanesku V.N. Functionalisation of Nanoscale Diamond Powder: Fluoro-, Alkyl-, Amino-, and Amino Acid-Nanodiamond Derivatives // Chem. Mater. 2004. Vol. 16. P. 3924-3930.

31. Ray V.A., Shenderova О., Hook W., Martin A., Grishko V., Tyler Т., Cunningham G.B., McGuire G. Cold plasma functionalization of nanodiamond particles // Diamond and Related Materials. 2006. Vol. 15. P. 1809-1812.

32. Кулакова И.И. Модифицирование детонационного наноалмаза: влияние на физико-химические свойства // Рос. хим. ж. (Ж. Рос. хим. об-ва им. Д.И. Менделеева). 2004. - Т. 48, №5. - С. 97-106.

33. Коробко А.П., Крашенинников С.В., Левакова И.В., Дрозд С.Н. Самоорганизация гидрозолей ультрадисперсных алмазов // Журнал физической химии. 2001. - Т. 75, №5. - С. 933-936.

34. Kriiger A., Kataoka F., Ozawa М., Fujino Т., Suzuki Y., Aleksenskii A.E., Vul A.Ya. and Osawa E. Unusually tight aggregation in detonation nanodiamond: Identification and disintegration // Carbon. 2005. Vol. 43. № 8. P. 1722-1730.

35. Агибалова Л.В., Возняковский А.П., Долматов В.Ю., Клюбин В.В. Структура суспензий ультрадисперсных алмазов взрывного синтеза (наноалмазов) // Сверхтвердые материалы. 1998, - № 4. - С. 87-95.

36. Возняковский А.П., Долматов В.Ю., Клюбин В.В., Агибалова Л.В. Структура и седиментационная устойчивость суспензий наноалмазов детонационного синтеза в неводных жидких средах // Сверхтвердые материалы. 2000, - № 2. - С. 64-72.

37. Чиганова Г.А. Агрегирование частиц в гидрозолях ультрадисперсных алмазов // Коллоидный журнал. 2000. - Т. 62, № 2. - С. 272-277.

38. Бондарь B.C., Пузырь А.П. Наноалмазы для биологических исследований // Физика твёрдого тела. 2004. - Т. 46, № 4. - С. 698-701.

39. Пузырь А.П., Селютин Г.Е., Воробьев В.Б., Федорова Е.Н., Пуртов К.В., Ворошилов В.А., Бондарь B.C. Перспективы использования детонационных наноалмазов с повышенной коллоидной устойчивостью в технических областях // Нанотехника 2006, №4 (8), С. 96-105.

40. Витязь П.А. Состояние и перспективы использования наноалмазов детонационного синтеза в Белоруссии // Физика твёрдого тела 2004, 46, вып. 4, С. 591-595.

41. Новиков Н.В., Богатырева Г.П., Волошин М.Н. Детонационные алмазы в Украине // Физика твёрдого тела 2004, 46, вып. 4, С. 585-590.

42. Dolmatov V.Yu., Fujimura Т., Burkat G.K., Orlova E.A., Veretennikova M.V. Preparation of wear-resistant chromium coatings using different types of nanodiamonds // Powder Metallurgy and Metal Ceramics, vol. 42, 11-12, P. 587-591.

43. Бочечка A.A. Влияние дегазации на формирование поликристаллов из алмазных нанопорошков детонационного и статического синтеза// Физика твёрдого тела. 2004. - Т. 46, № 4. - С. 652-656.

44. Yushin G.N., Osswald S., Padalko V.I., Bogatyreva G.P., Gogotsi Y. Effect of sintering on structure of nanodiamond // Diamond and Related Materials. 2005. Vol. 14. № 10. P. 1721-1729.

45. Пузырь А.П., Позднякова И.О., Бондарь B.C. Создание люминесцентного биочипа с использованием наноалмазов и бактериальной люциферазы // Физика твёрдого тела. 2004. - Т. 46, № 4. - С. 740-742.

46. Huang Н., Pierstorff Е., Osawa Е., Но D. Active Nanodiamond Hydrogels for Chemotherapeutic Delivery // Nano Lett. 2007. Vol. 7. № 11. P. 3305-3314.

47. Патент РФ 2203068, 27.04.2003.

48. Бондарь B.C., Позднякова И.О., Пузырь А.П. Применение наноалмазов для разделения и очистки белков // Физика твёрдого тела. 2004.1. Т. 46, № 4. С. 737-740.

49. Jung-Yeob L., Dae-Soon L. Tribological behavior of PTFE film with nanodiamond // Surface and Coatings Technology. 2004. Vol. 188-189. P. 534-538.

50. Возняковский А.П. Самоорганизация в нанокомпозитах на основе наноалмазов детонационного синтеза // Физика твёрдого тела. 2004. - Т. 46, № 4. - С. 629-632.

51. Сиротинкин Н.В., Возняковский А.П., Ершова А.Н. Модель формирования трехмерных полиуретановых пленок под действием наноалмазов // Физика твёрдого тела. 2004. - Т. 46, № 4. - С. 725-727.

52. Возняковский А.П., Рамш А.С., Долматов В.Ю., Ковалёв Н.Ф., Бодрова B.C., Шелохнёва JI.C. Исследование взаимодействия каучуков с техническим алмазным углеродом взрывного синтеза // Каучук и резина. — 1998.-№ 1.-С. 6-10.

53. Акопян Л.А., Злотников М.Н., Румянцев Б.В., Абрамова Н.Л., Зобина М.В., Мордвинцева Т.Л. Получение резин, стойких к взрывной декомпрессии, с использованием углерода детонационного синтеза // Физика твёрдого тела. 2004. - Т. 46, № 4. С. 722-725.

54. Wu J., Shen Z., Hu D., Huang J., Chen N. Study on bound in silicone rubber filled with modified ultrafine mineral powder // Rubber Chemistry and Technology. 2000. Vol.73. P. 19-24.

55. Гришин Б.С, Писаренко Т.И., Евстратов В.Ф. Физическая модификация эластомеров // Докл. АН СССР. 1991. - Т.321, №2. - С. 321-325.

56. Hahn J.R., Preston J.D., Burns G.T. Reinforcement of silicone elastomers with treated silica xerogels: silica-silicone IPNs // Rubber Chemistry and Technology. 2000. Vol/73:№ 4. P. 647-665.

57. Иванчев С.С., Меш A.M.,' Рэйхельт Н., Хайкин С .Я., Хессе А., Мякин С.В. Получение нанокомпозитов гидролизом алкоксисиланов в матрице полипропилена // Высокомолекулярные соединения. Сер. А. 2002. - Т. 44, №6.-С. 996-1001.

58. Бучаченко А.Л. Нанохимия прямой путь к высоким технологиям нового века // Международная школа повышения квалификации "Инженерно— химическая наука для передовых технологий" Труды Седьмой сессии. М.: ГНЦ РФ НИФХИ им. Л.Я.Карпова, 2002. - Т.1. - С. 15-25.

59. Ребиндер Н.А., Аб. Г.А., Вейлер С.Я. О развитии структуры в золях каучука под влиянием активных наполнителей // Докл. АН СССР. -1941. Т. 31, №5. - С. 444-447.

60. Губин С.П., Кособудский И.Д. Металлические кластеры в полимерных матрицах // Успехи химии. 1983. - Т. 52, № 8 - С. 1350-1364.

61. Долматов В.Ю. Ультрадисперсные алмазы детонационного синтеза. Получение, свойства, применение. СПб.: Изд-во СПбГПУ, 2003. 344 с.

62. Hill T.L. Thermodynamics of Small Systems. N.Y.: W.A. Benjamin Inc., 1963. P. 213.

63. Dalton A.B., Collins S., Munoz E., Razal J.M., Ebron V.H., Ferraris J.P., Coleman J.N., Kim B.G., Baughman R.H. Super-tough carbon-nanotube fibres // Nature. 2003. Vol. 423. № 6941. P. 703.

64. Dalton A.B., Collins S., Razal J., Munoz E., Ebron V.H., Kim B.G., Coleman J.N., Ferraris J.P., Baughman R.H. Continuous carbon nanotube compositefibers: properties, potential applications, and problems // J. Mater. Chem. 2004. Vol. 14. № l.P. 1-3.

65. Zhang X.F., Liu Т., Sreekumar T.V., Kumar S., Hu X.D., Smith K. Gel spinning of PVA/SWNT composite fiber // Polymer. 2004. Vol. 45. № 26. P. 8801-8807.

66. Cha W.I., Hyon S.H., Ikada Y. Gel spinning of poly(vinyl alcohol) from dimethyl sulfoxide/water mixture // J. Polymer Sci. Part B: Polymer Phys. 1994. Vol. 32. № 2. P. 297-304.

67. Tanigami Т., Nakashima Y., Murase K., Suzuki H., Yamaura K., Matsuzawa S. High strength and high modulus poly(vinyl alcohol) by the gel ageing method // J. Mater. Sci. 1995. Vol. 30. № 20. P. 5110-5120.

68. Tanigami Т., Suzuki H., Yamaura K., Matsuzawa S. High-strength and high-modulus poly(vinyl alcohol) by the gel-ageing method. Part II The effect of the gel pressing temperature // J. Mater. Sci. 1998. Vol. 33. № 9. P. 2331-2338.

69. Гуняев Г.М., Ильченко С.И., Комарова O.A., Алексашин В.М., Деев И.С., Пономарев А.Н., Никитин В.А. Фуллероидные наноматериалы — активные структурные модификаторы полимеров и полимерных композитов // Пластические массы. 2003. - № 10. - С. 15-16.

70. Брык М.Т., Бурбан А.Ф. Образование полимеров на поверхности дисперсных углеродных веществ // Успехи химии. — 1989. Т. 58. - С. 664-683.

71. Урьев Н.Б. Физико-химические основы технологии дисперсных систем и материалов. М.: Химия, 1988. 256 с.

72. Dolmatov V.Yu. Polymer-diamond composites based on detonation nanodiamonds. Part 1 // Journal of Superhard Materials. 2007. Vol. 29. № l.P. 3-17.

73. Shenderova О., Tyler T., Cunningham G., Ray M., Walsh J., Casulli M., Hens S., McGuire G., Kuznetsov V., Lipa S. Nanodiamond and onion-like carbon polymer nanocomposite // Diamond and Related Materials. 2007, Vol. 16. № 47. P. 1213-1217.

74. Tyler T., Shenderova O., Cunningham G., Walsh J., Drobnik J., McGuire G. Thermal transport properties of diamond-based nanofluids and nanocomposites // Diamond and Related Materials. 2006. Vol. 15. № 11-12. P. 2078-2081.

75. Zhang Q., Naito K., Tanaka Y., Kagawa Y. Polyimide/Diamond Nanocomposites: Microstructure and Indentation Behavior // Macromolecular Rapid Communications. 2007. Vol. 28. № 21. P. 2069-2073.

76. Zhang Q., Naito K., Tanaka Y., Kagawa Y. Grafting Polyimides from Nanodiamonds // Macromolecules. 2008. Vol. 41. № 3. P. 536-538.

77. Патент РФ №2005741, 15.01.1994.

78. Nielsen L.F. Composite Materials. Properties as Influenced by Phase Geometry. Netherlands: Springer Science, 2005. P. 259.

79. Кац Г.С., Милевски Д.В. Наполнители для полимерных композиционных материалов. М.: Химия, 1981. 736 с.

80. Липатов Ю.С. Физико-химические основы наполнения полимеров. М.: Химия, 1991.-С. 190-196.

81. Хан Ч.Д. Реология в процессах переработки полимеров. М.: Химия, 1979. -С. 184-209.

82. Vinogradov G.V., Malkin A.Ya. Rheological Properties of Filled Polymers. Moscow: Mir Publishers, 1980. P. 380-402.

83. Луцкий M.C., Клитеник Г.С., Фридман И.Д. Снижение вязкости полимерных систем при введении некоторых наполнителей // Коллоидный журнал. 1977. - Т. 39, № 2. - С. 376-378.

84. Прокопенко В.В., Титова O.K., Фесик Н.С., Малинский Ю.М., Бакеев

85. H.Ф. О природе аномалии концентрационного хода вязкости наполненных полимеров в области малых наполнений // ВМС сер. А. — 1977. Т. 19, №1.-С. 95-101.

86. Цебренко М.В., Резанова Н.М., Куваева Е.П., Сапьяненко А.А., Дзюбенко Л.С., Горбик П.К. Закономерности получения полипропиленовых микроволокон, содержащих наполнитель в наносостоянии // Химические волокна. 2007. - № 5. - С. 16-20.

87. Mackay М.Е., Dao Т.Т., Tuteja А., Но D.L., Horn B.V., Kim Н., Hawker C.J. Nanoscale effects leading to non-Einstein-like decrease in viscosity // Nature materials. 2003. Vol. 2. P. 762-766.

88. Tuteja A., Mackay M.E., Hawker C.J., Horn B.V. Effect of Ideal, Organic Nanoparticles on the Flow Properties of Linear Polymers: Non-Einstein-like Behavior// Macromolecules. 2005. Vol. 38. P. 8000-8011.

89. Roberts C., Cosgrove Т., Schmidt R.G., Gordon G.V. Diffusion of poly (dimethyl siloxane) mixtures with silicate nanoparticles // Macromolecules. 2001. Vol. 34. P. 538-543.

90. Modern Plastics Handbook ed. by Harper С.А.. New York: McGraw-Hill Publishing Co., 2000. P. 1231.

91. Калиничев Э.Л., Саковцева М.Б. Выбор пластмасс для изготовления и эксплуатации изделий. Л.: Химия, 1987. 414 с.

92. Karbushev V.V., Konstantinov I.I., Semakov A.V., Parsamyan I.L., Kulichikhin V.G., Popov V.A. Polymer composite reinforced with nanodiamonds and clay // Organic/Inorganic Hybrid Materials. 2008. Vol. 1007. P. 112-117.

93. Константинов И.И., Карбушев B.B., Семаков A.B., Куличихин В.Г. "Коллоидное осаждение" как перспективный подход к получению нанокомпозитов на основе полимерных матриц // Журнал прикладной химии. 2009. - Т. 82, №3. - С.489-493.

94. Karbushev V.V., Konstantinov I.I., Parsamyan I.L., Kulichikhin V.G., Popov V.A., George T.F. Preparation of polymer-nanodiamond composites with improved properties // Advanced Materials Research. 2009. Vol. 59. P. 275-278.

95. Vinogradov G.V., Malkin A.Ya. Comparative description of the peculiarities of deformation of polymer and plastic disperse systems // Rheologica Acta. 1966. Vol. 5. №3. P. 188-193.

96. Malkin A.Ya. Flow instability in polymer solutions and melts // Polymer Science Series C. 2006. Vol. 48. № 1. P. 21-37.107. http://www.reolab.4u.ru (дата обращения: 30.11.2009)

97. Howells R.D., McCown J.D. Trifluoromethanesulfonic acid and derivatives // Chem.Rev. 1977. Vol. 77. № 1. p. 69-92.

98. Eberson L., Hartshorn M.P., Persson O., Radner F. Making radical cations live longer// Chem. Commun. 1996. № 18. P. 2105-2112.

99. Narita M., Honda S., Umeyama H., Obana S. The Solubility of Peptide Intermediates in Organic Solvents. Solubilizing Potential of Hexafluoro-2-propanol //Bull. Chem. Soc. Jpn. 1988. Vol. 61. P. 281-284.

100. Древаль B.E., Хайретдинов Ф.Н., Литвинов B.A., Кербер M.JI., Куличихин В.Г. Течение жидкокристаллических полимеров через цилиндрические каналы и волокнистые пористые материалы // Высокомолек. Соед. А. 1995. - Т. 27, № 1. - С. 79-87.

101. Малкин А.Я., Чалых А.Е. // Диффузия и вязкость полимеров. Методы измерения. М.: Химия. 1979. 304 с.

102. ISO 11357-1:1997 Пластмассы. Дифференциальная сканирующая калориметрия (DSC). Часть 1. Общие принципы (Plastics Differential scanning calorimetry (DSC) - Part 1: General principles)

103. ISO 11357-2:1999 Пластмассы. Дифференциальная сканирующая калориметрия (DSC). Часть 2. Определение температуры стеклования (Plastics Differential scanning calorimetry (DSC) - Part 2: Determination of glass transition temperature)

104. ISO 11357-4:2005 Пластмассы. Дифференциальная сканирующая калориметрия (DSC). Часть 4. Определение удельной теплоемкости (Plastics — Differential scanning calorimetry (DSC) — Part 4: Determination of specific heat capacity)

105. ASTM D 4065. Standard Practice for Plastics: Dynamic Mechanical Properties: Determination and Report of Procedures

106. ГОСТ 12423-66 Пластмассы. Условия кондиционирования и испытаний образцов (проб)

107. ГОСТ 14359-69 Пластмассы. Методы механических испытаний. Общие требования

108. ГОСТ 11262-80 Пластмассы. Методы испытания на растяжение

109. ГОСТ 14235-69. Пластмассы. Метод определения ударной вязкости на приборе типа Динстат.

110. ГОСТ 19109-84. Пластмассы. Метод определения ударной вязкости по Изоду.

111. ISO 180. Plastics. Determination of Izod impact strength of rigid materials.

112. ASTM D256. Standard Test Methods for Determining the Izod Pendulum Impact Resistance of Plastics.

113. ГОСТ 4670-91 (ИСО 2039/1-87) Пластмассы. Определение твердости. Метод вдавливания шарика.

114. Vinogradov G.V. Flow, high elasticity, and relaxational characteristics of polymeric systems // Vysokomol. Soedin., Ser. A. 1971. Vol. 13. № 2. P. 294309.

115. Шрамм Г. Основы практической реологии и реометрии. М.: Колосс, 2003. С. 157-158.

116. NIST Chemistry WebBook. URL: http://webbook.nist.gov/ (дата обращения: 30.11.2009).

117. Малкин А.Я., Исаев А.И. Реология: концепции, методы, приложения. Санкт-Петербург: Профессия, 2007. 560 с.

118. Handbook of Mathematical Functions with Formulas, Graphs, and Mathematical Tables ed. by Abramowitz M., Stegun I.. Dover Publications, 1965. P. 1046.

119. Krishnamoorti R., Giannelis E.P. Rheology of End-Tethered Polymer Layered Silicate Nanocomposites // Macromolecules. 1997. Vol. 30. № 14. P. 4097-4102.

120. Ren J., Silva A.S., Krishnamoorti R. Linear Viscoelasticity of Disordered Poly sty rene-Polyisoprene Block Copolymer Based Layered-Silicate Nanocomposites//Macromolecules. 2000. Vol. 33. № 10. P. 3739-3746.

121. Nishimura Т., Kataoka T. Die swell of filled polymer melts // Rheologicat

122. Acta. 1984. Vol. 23. № 4. p. 401-407.

123. Ottani S., Valenza A., La Mantia F.P. Shear characterization of СаСОз-filled linear low density polyethylene // Rheologica Acta. 1988. Vol. 27. № 2. P. 172-178.

124. Vinogradov G.V. Limiting regimes of deformation of polymers // Polymer Eng. Sei. 1981. Vol. 21. № 6. P. 339-351.

125. Meincke O., Hoffmann B., Dietrich C., Friedrich C. Viscoelastic Properties of Polystyrene Nanocomposites Based on Layered Silicates // Macromol. Chem. Phys. 2003. Vol. 204. № 5-6. P. 823-830.

126. Gu S.-Y., Ren J., Dong B. Melt rheology of polylactide/montmorillonite nanocomposites // J. Polym. Sei., Phys. Ed. 2007. Vol. 45. № 23. P. 3189-3196.