Strukturní analýza PVC nanokompozitů

Abstract

Tento článek se zabývá přípravou polyvinylchlorid/jíl nanokompozitů pomocí interkalace v tavenině polymeru za užití jednošnekového kompoundačního přístroje. Problém s tepelnou stabilitou takto připravených nanokompozitů během kompoundace byl eliminován přípravou předsměsi, ktera obsahovala organojíl a změkčovadlo, konkrétně dioktylftalát. Toto změkčovadlo vytvořilo bariéru mezi polymerem a kvartérním aminem. Nanokompozity byly následně zkoumány z hlediska morfologie, kdy interkalace, exfoliace, dispergace na nano-fáze a orientace byly vyšetřovány pomocí Transmisní elektronové mikroskopie (TEM), Rastrovací elektronové mikroskopie (SEM), Mikroskopie meziatomárních sil (AFM) a Rentgenové difrakce (XRD). Navíc byly testovány různé podmínky přípravy vzorků pro jednotlivé výše zmíněné metody. Bylo zjištěno, že částečně interkalovaná a neuspořádaná struktura se vyskytla v případě PVC nanokompozitů obsahujících sodný typ montmorillonitu. Na druhé straně jemná disperze částic montmorillonitu, jinak řečeno částečná exfoliace jednotlivých částic, v matrici PVC byla získána pokud byl jíl organicky upraven. Nakonec byla také věnována pozornost změně morfologie nanokompozitů v případě různých dob míchání v tavenině polymeru.

In this paper poly(vinyl chloride)/clay nanocomposites were prepared by melt intercalation using a single screw extruder. Problems with thermal stability of these nanocomposites during compounding were largely eliminated by pre-treatment of the organoclay with plasticizer (dioctyl phthalate), which created a barrier between polymer and quaternary amine. These nanocomposite materials were analyzed with respect to their morphology. The intercalation, exfoliation, nano-phase dispersion and orientation were investigated using Transmission Electron Microscopy (TEM), Scanning Electron Microscopy (SEM), Atomic Force Microscopy (AFM) and X-ray diffraction (XRD). Moreover, different types of sample preparation for these techniques were tested as well. It was found that partially intercalated and disordered structure arose in poly (vinyl chloride) composites containing sodium type of montmorillonite, while a fine dispersion of partial to nearly full exfoliation of individual montmorillonite layers in poly (vinyl chloride) matrix was observed when this clay was organically modified. Finally, the influence of different mixing time (in extruder) on nano-phase morphology was surveyed.