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

Автор(и)

  • Андрій Олександрович Фоменко Інститут хімії високомолекулярних сполук Національної академії наук України, Україна
  • Вікторія Олексіївна Овсянкіна Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Україна
  • Аркадій Маркусович Шахновський Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Україна
  • Анастасія Василівна Ніщименко

DOI:

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

Ключові слова:

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

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.

Біографії авторів

Андрій Олександрович Фоменко, Інститут хімії високомолекулярних сполук Національної академії наук України

кандидат фізико-математичних наук, науковий співробітник відділу фізики полімерів Інституту хімії високомолекулярних сполук Національної академії наук України

Вікторія Олексіївна Овсянкіна, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

кандидат технічних наук, доцент кафедри екології та технології рослинних полімерів Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

Аркадій Маркусович Шахновський, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

кандидат технічних наук, доцент кафедри технічних та програмних засобів автоматизації Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

Анастасія Василівна Ніщименко

магістрант кафедри екології та технології рослинних полімерів Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

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

##submission.downloads##

Опубліковано

2020-06-17

Як цитувати

Фоменко, А. О., Овсянкіна, В. О., Шахновський, А. М., & Ніщименко, А. В. (2020). Дослідження структури гібридних систем на основі олігомерних силсесквіоксанів методом розсіювання рентгенівських променів у малих та великих кутах. Вісник НТУУ “КПІ імені Ігоря Сікорського”. Серія: Хімічна інженерія, екологія та ресурсозбереження, (1), 59–64. https://doi.org/10.20535/2617-9741.1.2020.207816

Номер

№ 1 (2020)

Розділ

РЕСУРСОЗБЕРЕЖЕННЯ

Ліцензія

Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:

  • Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
  • Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
  • Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).