2020-04-20
279
Синтез полімерних нанокомпозитів - один з цікавих і перспективних напрямків в науці про полімери і матеріалознавстві останніх років. Композиційними називають матеріали, що складаються з двох чи більше фаз з чіткою міжфазною межею. Полімерні композиційні матеріали складаються з полімерної матриці і наповнювача. Питомі характеристики композитів помітно вищі ніж вихідних компонентів. Саме завдяки цьому композити відрізняються від наповнених полімерних систем, в яких роль наповнювача зводиться до здешевлення ціни.
Композиційні матеріали відрізняються типом матриці (органічна, неорганічна), можливістю її переробки (термопласт, термореактив), типом наповнювача і їх орієнтацією (ізотропна, орієнтована). Властивості композитів залежать від структури і властивостей міжфазної межі. У звичайних композиційних матеріалах фази мають мікронні і субмікронні розміри. У нанокомпозитах середній розмір одної з фаз становить менше 100 нм.
Основними структурними параметрами наночастинок є їх форма і розмір. Фізичні, фізико - хімічні властивості наносистем, що визначаються значною питомою поверхнею наночастинок, значно відрізняються від властивостей макросистем. Властивості нанокомпозиційного матеріалу залежать від природи взаємодії між фазами і будови міжфазних областей, об’ємна частка яких дуже велика. Несумісність органічних і неорганічних компонентів є основною проблемою синтезу таких нанокомпозитів. У таких композитах важливо контролювати ступінь мікрофазового розділення [2].
За структурою нанокомпозити на основі полімерної матриці і неорганічного наповнювача можна поділити на композити з шаруватою і сітчастою структурою.
Нанокомпозити з шаруватою структурою синтезують з використанням природних шаруватих неорганічних структур. Шар такого матеріалу насичують мономером з активною кінцевою групою, а потім проводять полімеризацію. Так отримують шаруваті нанокомпозити з високим вмістом неорганічного наповнювача. Ці матеріали характеризуються добрими механічними властивостями, термічною і хімічною стійкістю.
Нанокомпозити на основі полімерів та неорганічних оксидів поєднують в собі якості складових компонентів. Завдяки цьому покращуються різні властивості матеріалу в порівнянні з його компонентами.
Нанокомпозити є особливим класом матеріалів, що володіють унікальними фізичними властивостями і широким потенціалом застосування у різноманітних сферах [2]. Нові властивості нанокомпозитів можна отримати успішним комбінуванням характеристик вихідних складників у єдиний матеріал. Інкапсуляція неорганічних наночастинок всередину оболонки провідникового полімеру є найпопулярнішим та найцікавішим напрямком нанокомпозитного синтезу. Ці матеріали відрізняються як від чистих полімерів, так і від неорганічних наночастинок за деякими фізичними та хімічними властивостями.
π-спряжені провідні полімери є нерозчинними у більшості звичних розчинників. Така властива інертність робить неможливим поєднання їх з іншими матеріалами з утворенням нанокомпозитів за допомогою методів перемішування. Тому, для синтезу таких нанокомпозитів використовують вищезазначені методики інкорпорації неорганічних компонентів у провідні полімери.
Серед провідникових полімерів поліпірол займає особливе місце завдяки наявності у нього реакційно здатних -NH- груп у полімерному ланцюзі, з кожного боку від яких розміщуються ненасичені цикли, що в поєднанні створює лабільну з хімічної точки зору систему зв’язків, яка надає поліпіролу здатності проводити струм і реагувати на зміну властивостей середовища, в яке поміщена плівка полімеру або індикаторний електрод на її основі [2].
Поліпірол є перспективним матеріалом для перезаряджуваних хімічних джерел струму, знайшли використання поліпірольні плівки, модифіковані порошками металів, оксидами металів, на плівці поліпіролу з ферментом пероксидазою спостерігається прямий біоелектрокаталіз катодного відновлення пероксиду водню, що показує перспективність застосування поліпірольних композитів для конструювання біосенсорних пристроїв.
