DOI: https://doi.org/10.20535/2617-9741.1.2020.207816

Дослідження структури гібридних систем на основі олігомерних силсесквіоксанів методом розсіювання рентгенівських променів у малих та великих кутах

Андрій Олександрович Фоменко, Вікторія Олексіївна Овсянкіна, Аркадій Маркусович Шахновський, Анастасія Василівна Ніщименко

Анотація


Створення наноструктурованих органо-неорганічних матеріалів – один з перспективних напрямків сьогодення. Головною проблемою, яка виникає  при використанні нанонаповнювачів, це важкість забезпечення рівномірного розподілу неорганічної фази в полімерній матриці. Тому більш раціональним є створення наночасток, які здатні ковалентно зв'язуватися з полімерною матрицею. Це забезпечує як рівномірний розподіл неорганічної фази, так і суміщення фаз різної природи. Поліедральні олігомерні силсесквіоксани (ПОСС) заслуговують уваги з точки зору використання їх в якості таких наноструктуруючих агентів. На сьогодні найуживанішими у своєму ряді є октоедральні олігомерні силсесквіоксани. Але їх використання для створення гібридних матеріалів пов’язано з такими труднощами як велика вартість, складність їх синтезу, один тип структурування в системах на їх основі.

Більш доступними, з точки зору одержання, є суміші олігосилсесквіоксанів, що вміщують у своєму складі ПОСС-структури. Разом з тим, не дивлячись на значний прогрес у синтезі наноструктурованих систем на основі сумішей олігосилсесквіоксанів, дослідження властивостей  та структури для систем такого типу практично відсутні.

Головною метою статті є дослідження структури отриманих систем на основі олігомерних силсесквіоксанів.

     Синтезовано суміш олігомерних силсесквіоксанів, що містить гідроксильні та третинні аміногрупи (ПОСС-С). Досліджено структуру отриманих зразків методами широко – та малокутового розсіяння рентгенівських променів. Встановлено, що ПУ на основі олігоетерів та сумішей ПОСС формують повністю аморфну структуру. Це відбувається незалежно від типу полімерної матриці та морфології. Наявність суміші ПОСС заважає утворенню кристалів з органічної фази. Встановлено, що загальний аморфізм тонкої структури досліджуваного ПУ зумовлений здатністю суміші олігосилсесквіоксанів знижувати щільність полімерної матриці та незначною здатністю суміші ПОСС створювати кристали та кристаліти.

Серед речовин, що містять кремній, ПOСС займають проміжне місце між силоксанами та силікатами. З іншого боку, їх можна віднести до сферичних силоксанів, оскільки вони складаються з багатогранних структур, морфологічно еквівалентних кулі. Завдяки наявності функціональних груп можна позбутися значної нестачі силоксанів (не утворюють волокон і плівок) через їх низьку міжмолекулярну взаємодію.

Силсесквіоксани можуть перероблятися при більш низьких температурах, як у чистому вигляді, так і в сумішах, а також вони не містять слідів металів. Системи на основі ПОСС та полімерів мають синергетичні властивості. Здатність до самоорганізації систем на основі ПОСС є дуже великою перевагою. Це дозволяє отримувати органо-неорганічні матеріали з більш досконалою структурною ієрархією. Одним із напрямків застосування синтезованих зшитих гібридних органо-неорганічних систем -отримання протонопровідних мембран водневих двигунів.


Ключові слова


полімерна матриця; силсесквіоксани; суміш; синтез; розсіяння променів; структура

Повний текст:

PDF

Посилання


Paul D.R., Robeson L.M. Polymer nanotechnology: Nanocomposites // Polymer. 2008. no 11(49). P. 3187–3204.

Wenchao Zhanga,Giovanni Caminob, Rongjie Yang Polymer/polyhedral oligomeric silsesquioxane (POSS) nanocomposites: an overview of fire retardance // Progress in Polymer Science. 2017. no 67. P. 77-125

Fasce D. P., Williams J. J. Synthesis and Characterization of Polyhedral Silsesquioxanes Bearing Bulky Functionalized Substituents // Macromolecules. 1999. no 32. P. 4757–4763.

Abe Y., Yoshimoto Abe, Takahiro Gunji Oligo- and polysiloxanes // Progress in Polymer Science. 2004. №29. С. 149 – 182.

Schwab J.J., Lichtenhan J.D. Polyhedral oligomeric silsesquioxanes (POSS)-based polymers // Applied organometallic chemistry. 1998. No. 10-11. Vol. 12. P. 707 – 713.

Фоменко А.О., Овсянкіна В.О. Дослідження структури та теплофізичних властивостей зшитих ПОСС-вмістних ПУ // Вісник Нац.технічного ун-ту України “КПІ ім. І Сікорського”.2019. №1(18) .с.97-101




ISSN: 2617-9741 (Print); ISSN: 2664-1763 (Online)