Técnica para las Mezclas Inmiscibles del Polímero - Preparación de la Dispersión y de la Mezcla de la Nano-Escala de las Mezclas del Polímero del Alto Rendimiento Con el Alto Tramitación de la Resistencia

Temas Revestidos

Antecedentes

Sinopsis

Antecedentes Para el Trabajo de Investigación

Historia del Trabajo de Investigación

Detalles del Trabajo de Investigación

Perspectivas Futuras

Antecedentes

·         Hemos desarrollado una nueva técnica de polímero-mezcla con solamente un campo de flujo de la alto-resistencia sin ningunos añadidos.

·         Hemos activado la dispersión de la nano-escala de polímeros inmiscibles mezclando con el tramitación de la alto-resistencia; las tallas del dominio de la fase dispersa del polímero están sobre una orden más pequeña que ésas usando métodos convencionales.

·         Las mezclas De Alto Rendimiento del ferroeléctrico-polímero preparadas usando el tramitación de la alto-resistencia han activado el revelado de flexible, área extendida piezoeléctrica los materiales de los dispositivos (sonar de la aguamarina y aislante sano).

Sinopsis

En el Instituto Nacional de la Ciencia y de la Tecnología Industriales Avanzadas (AIST; Yoshikawa Hiroyuki, Presidente), Shimizu Hiroshi (Materiales Grupo de Nanostructured, Arranque De Cinta del Grupo) y otros del Instituto de Investigación de la Nanotecnología (Yokoyama Hiroshi, Director) ha desarrollado una nueva técnica de polímero-mezcla usando campo de flujo de la alto-resistencia, y ha tenido éxito en la fabricación del miscible-polímero mezcla con las estructuras de la nano-dispersión. Usando esta técnica, hemos tenido éxito en el fluoruro de mezcla del polivinilideno (PVDF) y la poliamida 11 (PA11) sin ningunos añadidos, que hayan sido muy duros de mezclarse con uno a en el nano-nivel hasta ahora, y nos hemos preparado mezclamos hacia adentro que PA11 con una talla del dominio de diez a varios diez de nanómetros (1 nanómetro = 10-9 m) se dispersa homogéneo denso en la fase de PVDF (Cuadro 1).

Hasta ahora, porque las mezclas inmiscibles del polímero, añadidos se han utilizado para la nano-dispersión, pero trabajan como impurezas y causan defectos, dando por resultado los problemas para el uso práctico. Por otra parte, se ha considerado que hay un límite más inferior a la talla del dominio de la fase dispersa del polímero al usar la mezcla puramente mecánica.

En este trabajo, tenemos, por primera vez en el mundo, estructuras observadas de la nano-dispersión en mezclas del polímero con una técnica de tramitación de la alto-resistencia pero sin ningunos añadidos; las tallas dispersas del dominio obtenidas están sobre una orden más pequeña que el valor límite anterior. Además, hemos encontrado que las nano-estructuras pueden aumentar notable las propiedades mecánicas de las mezclas. Nuestro método también se considera ser útil para los dispersores inorgánicos tales como nanotubes del carbón, y se puede aplicar así al remedio y a los cosméticos. Por Otra Parte, como no sólo mezclando pero también las reacciones de la interconexión se pueden hacer al mismo tiempo bajo campo de flujo de la alto-resistencia, la creación de nuevos elastómeros pueden ser preveídas.

AZoNano - La A a Z de la Nanotecnología - Una imagen del microscopio electrónico de la transmisión de una mezcla PVDF/PA11 preparada usando el tramitación de la alto-resistencia. PA11 de diez a varios diez de nanómetros de diámetro (piezas negras redondas) se dispersa homogéneo denso en la matriz de PVDF (región de antecedentes blanca).

Cuadro 1.

Antecedentes Para el Trabajo de Investigación

Los Polímeros se han utilizado como materias funcionales, de alto rendimiento, y primas en una amplia gama de campos industriales. Sin Embargo, los únicos polímeros solamente no pueden responder a una variedad de necesidades industriales, y así los sistemas de varios componentes del polímero tales como mezclas, aleaciones, y compuestos se utilizan actualmente para crear los materiales de alto rendimiento. Sin Embargo, la mayor parte de los polímeros útiles son casi inmiscibles en un nivel molecular. Incluso si se mezclan mecánicamente después de ser fundido, pronto exhiben la separación de fase. Además, las tallas del dominio de la fase dispersa separada del polímero son varias a varios diez de µm.

Por este motivo, las propiedades físicas esperadas de las mezclas del polímero no se han obtenido. Así, los métodos para hacer los polímeros inmiscibles compatibles usando agentes compatibilizing o reaccionando extremos del polímero en los interfaces (tramitación reactivo) se han desarrollado, solamente ellos han tenido límites técnicos; para los materiales electrónicos usando el método anterior, los añadidos se pueden considerar las impurezas, y también causan defectos, dando por resultado un obstáculo grande al aumento del funcionamiento material, y para el último método, una reducción en el funcionamiento de la propiedad física debido a las sub-reacciones se ha señalado.

Historia del Trabajo de Investigación

AIST ha avance la investigación básica en una técnica simple, limpia crear mezclas nano-dispersivas del inmiscible-polímero. Para el programa de la nanotecnología, el “Proyecto sobre los Materiales Poliméricos de Nanostructured” (en los ejercicios económicos 2001-2004) de New Energy y la Organización Industrial del Revelado de Tecnología (NEDO), hemos realizado análisis "in-situ" del comportamiento de la fase de los sistemas de la mezcla del polímero bajo campos externos, y de tal modo aserrábamos al hilo que la mezcla de la nano-dispersión de polímeros inmiscibles debe ser observada aplicando un campo de flujo de la alto-resistencia.

Los extrusores Convencionales no pueden generar arriba bastante tipos de la resistencia, y nos hemos convertido así en común con Imoto Seisakusho Co., Ltd., un extrusor activando la generación de índices de la alto-resistencia durante del sec 1000-1

Detalles del Trabajo de Investigación

El extrusor de la alto-resistencia desarrollado puede generar un índice de la resistencia del sec 4400 a una velocidad de rotación del tornillo de 3000 revoluciones por minuto. También, usando un feedback-tipo tornillo, la hora de mezcla se puede fijar arbitrariamente, girando el tornillo en de alta velocidad. Es decir este extrusor puede permanecer durante mucho tiempo en el estado del flujo de la alto-resistencia.

AZoNano - La A a Z de la Nanotecnología - El extrusor de la alto-resistencia que hemos desarrollado

Cuadro 2.

Usando este extrusor, hemos tenido éxito en la preparación de mezclas miscibles de los polímeros inmiscibles, PVDF y PA11; PA11 con una talla del dominio de diez a varios diez de nanómetros de diámetro se dispersa homogéneo en la matriz de PVDF. Las nano-estructuras preparadas pueden aumentar dramáticamente las propiedades físicas de las mezclas. Por ejemplo, el Cuadro 3 muestra las curvas de tensión-deformación para PVDF/PA11 = 80/20 de las mezclas.

Tal y como se muestra en de la curva a, una muestra de la mezcla formada por una técnica convencional muestra solamente una poca elongación, mientras que una muestra preparada por el extrusor de la alto-resistencia desarrollado exhibe una elongación grande en la desintegración, tal y como se muestra en de la curva b, correspondiente cinco veces a más grande que el de la muestra en la curva a, porque la fase PA11 con una talla del dominio de varios diez de nanómetros de diámetro se dispersa en la región de PVDF.

AZoNano - La A a Z de la Nanotecnología - curvas de Tensión-deformación de PVDF/PA11 de = sistemas A. 80/20 mezcla para PVDF/PA11 = 80/20 mezcla formada por un método de mezcla convencional B. para PVDF/PA11 = 80/20 mezcla formada por un extrusor de la alto-resistencia

El Cuadro 3. A. para PVDF/PA11 = 80/20 mezcla formó por un método de mezcla convencional
el B. para PVDF/PA11 = 80/20 mezcla formó por un extrusor de la alto-resistencia

PVDF y PA11 son polímeros ferroeléctricos, y se prevee que las mezclas de ellos con las estructuras de la nano-dispersión tengan ferroelectricidad excelente. Valores de la polarización el remanente de las demostraciones del Cuadro 1 (Banda: los valores de la dislocación eléctrica D en un campo eléctrico E = 0) en la histéresis ferroeléctrica (curva del D-E) para PVDF/PA11 = 80/20 de las mezclas se prepararon usando una máquina convencional y nuestro extrusor de la alto-resistencia. El valor de la Banda de PA11 es aproximadamente mitad el de PVDF (Banda = 76), y así, se prevee que el valor de la Banda de las mezclas reduzca mezclando. Sin Embargo, hemos encontrado que los valores de la Banda de los sistemas de la mezcla de la nano-dispersión formados por nuestro extrusor de la alto-resistencia son comparables a o exceden el de PVDF.

Cuadro 1.

Polarización el Remanente

Las mezclas de la Muestra formaron por un método de mezcla convencional

Mezclas de la Muestra formadas por nuestro extrusor de la alto-resistencia

Banda (mC/m)2

20-30

75-91

Por Otra Parte, según lo mostrado sin obstrucción en el Cuadro 1, las muestras de la mezcla obtenidas por nuestra Banda de la demostración del extrusor de la alto-resistencia valoran 3-4 veces los de las muestras de la mezcla preparadas por un método convencional. Esto puede ser debido a la formación de estructuras de la nano-dispersión en las muestras en el proceso de mezcla de la alto-resistencia. Como se muestra arriba, una técnica de tramitación de la alto-resistencia activa no sólo la formación de nano-estructuras para las mezclas PVDF/PA11, pero también un gran aumento de su funcionamiento de la adherencia y las propiedades mecánicas, tales como elongación, que son desventajas para PVDF, llevando a la creación de nuevos materiales adicionales de alto valor. La evaluación de la ferroelectricidad de las mezclas del polímero usadas fue realizada en común con la Universidad de Tokio de la Ciencia (Profesor Takeo Furukawa, Facultad de la División de Ciencia I, Química).

Perspectivas Futuras

Proyectamos aplicar nuestra técnica de tramitación de la alto-resistencia a una variedad de sistemas de la mezcla del polímero para crear los nuevos materiales que utilizan las estructuras aumentadas de la polímero-miscibilidad y de la nano-dispersión. Además, proyectamos utilizar nuestra técnica para la creación de nuevos materiales nano-compuestos, porque el campo de flujo de la alto-resistencia puede también ser útil para dispersar rellenadores bien, e.g., las arcillas (silicato acodado), negro de carbón, los nano-tubos del carbón, Etc. en materiales de matriz.

Particularmente, nuestra técnica se puede utilizar como método limpio para la producción de remedio y de cosméticos, porque activa la dispersión de la nano-escala sin ningunos añadidos tales como agentes compatibilizing. Además, como nuestro método puede proporcionar no sólo a un campo de flujo de la alto-resistencia pero también un campo de la reacción, e.g., para las reacciones dinámicas de la interconexión, al mismo tiempo, él debe también ser útil para la creación de elastómeros, Etc. Así, tenemos como objetivo la creación y el uso práctico de nuevos materiales por la investigación común con las compañías.

Fuente: AIST

Para más información sobre esta fuente visite por favor AIST

Date Added: Aug 10, 2006 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 13. June 2013 09:53

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