About self-organizing pores in polymeric films with titanium dioxide and microadding of boehmite

Abstract

Каменский институт Южно-Российского государственного технического университета (Новочеркасского политехнического института) им. М.И. Платова, пр. К. Маркса 23, г. Каменск-Шахтинский, 347800, Россия Расмотрена возможность трансформации и упорядочивания структуры в процессе самоорганизации в композиционных пленочных материалах при добавлении наноразмерных частиц. Показана возможность генерации упорядоченных ячеек-пор в сформированных на фторопластовых подложках пленках, при добавлении наночастиц бемита (AlOOH) в полимерные суспензии натрий-карбоксиметилцеллюлозы с пластификатором глицерином и порошком диоксида титана. Морфологические особенности полученных ячеистых структур изучены методами растровой электронной микроскопии. Кольцевым методом Дю-Нуи определены значения поверхностного натяжения в наполненных суспензиях и исследовано влияние добавок бемита на его величину. Для оценки силы взаимодействия компонентов в системах рассчитаны значения краевого угла смачивания, величины работы адгезии, когезии и энергии смачивания в суспензиях. Изучены особенности самоорганизации в композиционных системах с микрочастицами диоксида титана и наночастицами бемита. Для оценки степени порядка в системе использована величина выборочной энтропии Шеннона. Выявлена корреляция наименьшей вариабельности энтропии Шеннона с формированием сравнительно однородных ячеек. Выборочная энтропия Шеннона принимает в этом случае минимальное значение Н=1,173, а величина поверхностного натяжения σ = 78,1 мН / м. Определены сочетания соотношений компонентов в составе системы с наноразмерными частицами бемита и наполнителем диоксидом титана, обеспечивающие генерацию сравнительно однородных пор радиусом ≈ 300 мкм: С Na-КМЦ =100,00 г; С ГЛИЦЕРИНА =3,25 г; С НАПОЛНИТЕЛЯ =2,50г; С БЕМИТА =0,15 г. Предложен сравнительно простой подход, позволяющий формировать ячеистые композиты при невысоких температурах: 50÷ 60°C. Полученные материалы могут использоваться как армирующие элементы, сорбенты, абразивы, подложки для высадки катализаторов.