Т. Посилення адгезії відбувається за механізмом механічного зчеплення наповнювача і матриці, за рахунок зростання полімерних кристалів на поверхні УНТ, якщо УНТ є нуклеірующей добавкою.
На механічні властивості волокна великий вплив робить межфібріллярное структура полімеру. Аморфні молекули, що пронизують фібрилярні кристали, відіграють вирішальну роль у передачі напруг між кристалами. Випрямлення аморфних молекул призводить до збільшення модуля пружності і межі міцності у волокна. Тому, при аналізі волокна виділяють особливий клас аморфних молекул taut-tie molecules raquo ;, які знаходяться в гранично натягнутому стані і пов'язують між собою фібрилярні кристалічні області полімеру. Кількість цих молекул в межфібріллярное структурі волокна в чому визначає його механічне поведінку.
УНТ, що містять у волокні, можуть за аналогією з натягнутими аморфними молекулами пов'язувати фібрилярні кристали і сприяти передачі напружень між ними [23].
. 5.3 Методи введення УНТ в розчин СВМПЕ
Одним з найбільш перспективних напрямків застосування вуглецевих нанотрубок вважається їх використання в якості армуючих наповнювачів різних матриць, у тому числі полімерних. Масштабне виробництво, як правило, в рамках методу осадження з парової фази (CVD), дає УНТ у вигляді агломератів переплутаних між собою трубок, з розмірами 20-500 мкм [31].
Використання УНТ дозволяє збільшити деформаційно міцнісні характеристики ПКМ, проте рівень досягається позитивного ефекту істотно залежить від технології введення УНТ. Основною проблемою є агрегація УНТ, яка частково вирішується за рахунок використання високоефективних способів їх диспергації, проте як і раніше актуальними залишаються завдання розробки нових технологій введення наночастинок, у тому числі й УНТ.
У той же час, високі показники композиційних матеріалів, наповнених УНТ можуть бути отримані за умови рівномірного їх розподілу в полімерній матриці [31]. Це призводить до необхідності пошуку ефективного методу диспергування агломератів УНТ.
В роботі [32] добре описаний метод деагломераціі УНТ в розчині і подальшої гомогенізації розчину шляхом впливу на нього ультразвуку. В ультразвуковому диспергаторі, у водному розчині глюкози або етилового спирту обробляли порошок УНТ в різних концентраціях. Гомогонезація розчинів проводилася двома режимами: ультразвукова дезінтеграція і кавітаційний режим. Дослідження методом кореляційної лазерної спектроскопії допомогли отримати посвідку функцій розподілу частинок УНТ за розмірами для різних систем, які показані на малюнку 9.
Рисунок 9 - Розподіл у водному розчині глюкози агломератів УНТ за розмірами: 1 - кавітаційний режим; 2 - ультразвукова дезінтеграція
Аналіз отриманих даних дозволяє зробити висновок, що ультразвукова дезінтеграція не приводить до істотної зміни розмірів агломератів УНТ, однак вони приймають форму протяжних часток з діаметром порядку 0,5 - 1,0 мкм і довгою 5 - 100 мкм. Що можна сказати про кавітаційному режимі.
Ступінь гомогенізації в кавітаційному режимі істотно вища і залежить від концентрації УНТ в розчині. Наприклад, для концентрації в 0,05 масових часток УНТ частинки приймають розміри в інтервалі 0,2-1,0 мкм, а при 0,02 масової частки УНТ реєструється два розміри основного кількості частинок: 0,01-0,10 мкм і 1 , 0-5,0 мкм.
Одна з головних причин агломерації УНТ - їх велика питома поверхня (100-600 м 2/г). Для вирішення цієї проблеми УНТ модифікують або функціоналізіруют. Процес функціолізаціі - хімічне перетворення, що веде до утворення активних функціональних груп на поверхні УНТ. Найбільш поширеним методом функционализации нанотрубок є їх обробка сумішшю концентрованих азотної та сірчаної кислот [33]. На малюнку 10 представлені зображення УНТ до і після функционализации в суміші концентрованих кислот протягом 2:00.
Рисунок 10 - Зображення УНТ до (а) і після (б) функционализации сумішшю концентрованих кислот протягом 2:00
1.6 Методи дослідження зразків на основі СВМПЕ й УНТ
Для вивчення структури полімерних гелів і ВП композиційних волокон на їх основі використовують великий спектр різних фізико-хімічних випробувань. При поєднанні цих методів дослідження прядильних розчинів і результатів механічних випробувань отриманих з них волокон, можна вивести закономірність структура-властивість для гелів СВМПЕ.
1.6.1 Рентгенівські методи дослідження
Рентгенівські промені утворюються при бомбардуванні металевої мішені електронами з високою енергією. Рентгенівські промені мають свій спектр, який складається з двох частин [34]:
