Morfologie a vlastnosti vybraných systémů plnivo/kopolymer poly(ethylen-co-kyselina metakrylová)

Abstract

Plniva jsou jedny z nejčastěji používaných aditiv do polymerních směsí a jejich přídavek do polymerní matrice vede ke změně zpracovatelských a fyzikálních vlastností. Nyní se nejčastěji používají takzvaná aktivní plniva, jejichž rozměry jsou často v nanometrech. Původně plnily efekt aktivního plniva hlavně saze u kaučukových směsí. Ale od 90 let minulého století se výrazně zvyšuje zájem i o jiné typy plniv s rozměry v nanometrech. Velmi často jsou to zvláště jílové minerály. Důvodem je jejich výrazný vliv na výsledné vlastnosti kompozitu i při přídavku malého množství, zvláště pokud se dosáhne vysokého stupně disperze plniva v polymerní matrici. Předložená práce je zaměřená na úpravu jílu pro jejich použití v polymerní matrici s kopolymery polyetylénu. Studovány byly plniva reprezentující skupinu vrstevnatých silikátů, vermikulit a montmorillonit. Struktura obou plniv je složena ze silikátových vrstev, jejichž mezivrství obsahuje vyměnitelné kationty kovů. Tyto můžou být vyměněny za mnohem větší organické ionty, což vede ke zvýšení mezivrstevné vzdálenosti a navíc ke zvýšení kompatibility mezi plnivem a polymerem. Studovaný typ montmorillonitu v mezivrství obsahoval jenom jeden typ iontu (Na+), v mezivrství vermikulitu bylo přítomno několik různých anorganických kationtů. Pro snadnější modifikaci organickými kationty, musely být nejdříve převedeny na jeden typ iontu. Takto upravený vermikulit a následně i montmorillonit byly interkalovány organickými kationty. Vzorky plniv byly zkoumány pomocí rentgenové difrakce a termogravimetrické analýzy. Plniva s největší dosaženou mezivrstevnou vzdáleností byly vybrány pro přípravu kompozitních materiálů. Jako polymer byl použit Surlyn, což je kopolymer etylénu a kyseliny metakrylové, jejíž kyselé skupiny jsou částečně neutralizovány kovovými ionty (sodné nebo zinečnaté). Zkoušky se prováděly na několika typech Surlynu, lišících se v množství kyseliny metakrylové ve struktuře, stupni její neutralizace a iontu k tomu použitému. Nanokompozity ze Surlynu byly testovány pomocí rentgenové difrakce, zkoumaly se mechanické vlastnosti a propustnost na plyny. Vyhodnocován byl vliv stupně neutralizace kyseliny metakrylové a použitého iontu na konečné vlastnosti nanokompozitu.