Научные руководители: О.В. Аржакова, Д.К. Чаплыгин, ХФ МГУ
Создание эффективных композиционных материалов типа «соль в пористой матрице» (СПМ) с уникальным комплексом функциональных свойств как материалов нового поколения с фазовым превращением представляет собой актуальное направление современного материаловедении, поскольку данные материалы находят широкое применение для накопления и хранения энергии, разделения и очистки газов, в системах с фазовым превращением, для получения воды, кондиционеров пассивного типа, тепловых машинах адсорбционного типа и пр. [1,2]. Традиционные подходы к получению такого рода СПМ системе включают в себя заполнение пористых материалов кристаллогидратами неорганических солей.
Целью данной работы является создание нанокомпозиционных материалов на основе мезопористых полимерных матриц полиэтилена высокой плотности (ПЭВП), полученных по механизму крейзинга в присутствии физически-активных жидких сред (ФАЖС), с последующим введением в их объем соли сульфата магния, способного к эффективной сорбции молекул воды.
Предложен оригинальный подход для создания нового класса СПМ материалов на основе мезопористых полимерных матриц с использованием научно обоснованной стратегии крейзинга полимеров. Очевидными преимуществами крейзинга является возможность создания наноструктурированных мезопористых матриц на основе промышленных полимеров и введения в их объем различного рода модифицирующих добавок, включая соли неорганических соединений.
При деформировании полимеров в присутствии двухфазных эмульсий типа масло-в-воде с высоким содержанием воды (более 95%) по механизму межкристаллитного крейзинга [3,4] получены наноструктурированные мезопористые полимерные матрицы (МПМ): ПЭВП с объемной пористостью W= 40-50% и размером пор 10 нм при вытяжке на 200%. Введение сульфата магния (СМ) методом пассивного влажного импрегнирования из насыщенных водно-спиртовых растворов: содержание СМ в МПМ составляет 8 вес.% для ПЭВП при фиксированной влажности (33%). Было установлено, что содержание соли в конечном нанокомпозите СПМ линейно зависит от концентрации этой соли в пропиточном растворе. Методами оптической и трансмиссионной электронной микроскопии исследован фазовый состав и характер распределения сульфата магния в матрицах. Показано, что СМ равномерно распределен по всему объему МПМ в виде сферических наночастиц со средним размером 10 нм. Была измерена сорбция воды МПМ, содержащих СМ, при различных давлениях паров, и установлена степенная зависимость.
Список использованных источников
[1] Aristov Y.I., Int. J. Refrig. 2009, V. 32, P. 675–686. [2] Gordeeva L.G., Aristov Y.I., Int. J. Low-Carbon Technol. 2012, V.7 ,P. 288–302 [3] Волынский А.Л., Шматок Е.А., Уколова Е. М., Аржакова О. В., Ярышева Л. М., Луковкин Г. М., Бакеев Н. Ф., «О двух видах крейзинга, реализующихся при деформации полимеров» // Высокомолекулярные соединения. Серия А, Vol. 33, № 5, 1991. P 1004-1011 [4] Волынский А. Л., Ярышева Л. М., Ярышева А. Ю., Бакеев Н. Ф., Рухля Е.Г., Ефимов А.В., «Деформационное размягчение кристаллических и аморфных полимеров» // Russ. Chem. Rev. Vol. 82, № 10, 2013. P. 988–1006.