Tecnica per le Miscele Immiscibili del Polimero - Preparato della Dispersione e di Mescolanza del Nano-Disgaggio delle Miscele del Polimero di Rendimento Elevato Con Alto Trattamento della Tosatura

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Sfondo

Sinossi

Sfondo Per il Lavoro Di Ricerca

Cronologia del Lavoro Di Ricerca

Dettagli del Lavoro Di Ricerca

Prospettive Future

Sfondo

·         Abbiamo sviluppato una nuova tecnica dimescolamento con soltanto un campo di flusso della alto-tosatura senza alcuni additivi.

·         Abbiamo permesso alla dispersione del nano-disgaggio dei polimeri immiscibili mescolandoci con il trattamento della alto-tosatura; le dimensioni del dominio della fase dispersa del polimero sono oltre un ordine più piccolo di quelli facendo uso dei metodi convenzionali.

·         Le miscele Ad Alto Rendimento del ferroelettrico-polimero pronte facendo uso di trattamento della alto-tosatura hanno permesso allo sviluppo di flessibile, zona vasta piezoelettrica materiali delle unità (sonar dell'acqua ed isolamento acustico).

Sinossi

Nell'Istituto Nazionale di Scienza e Tecnologia Industriale Avanzata (AIST; Yoshikawa Hiroyuki, Presidente), Shimizu Hiroshi (Materiali Gruppo di Nanostructured, Guida del Gruppo) et al. dell'Istituto Di Ricerca Di Nanotecnologia (Yokoyama Hiroshi, Direttore) ha sviluppato una nuova tecnica dimescolamento facendo uso del campo di flusso della alto-tosatura ed è riuscito a preparare il miscibile-polimero si mescola con le strutture della nano-dispersione. Facendo Uso di questa tecnica, siamo riuscito al fluoruro mescolarci del polivinilidene (PVDF) e poliammide 11 (PA11) senza alcuni additivi, che sono stati molto duri da mescolarsi a vicenda al livello nano finora ed abbiamo preparato ci mescoliamo dentro che PA11 con una dimensione del dominio di dieci a parecchi dieci dei nanometri (1 nanometro = 10-9 m) è disperso in modo omogeneo densamente nella fase di PVDF (Figura 1).

Finora, dato che miscele immiscibili del polimero, gli additivi sono stati usati per nano-dispersione, ma funzionano come impurità e causano i difetti, con conseguente problemi per uso pratico. D'altra parte, è stato considerato che c'fosse un limite più basso alla dimensione del dominio della fase dispersa del polimero quando usando il mescolamento puramente meccanico.

In questo lavoro, abbiamo, per la prima volta nel mondo, strutture realizzate della nano-dispersione nelle miscele del polimero con una tecnica di trattamento della alto-tosatura ma senza alcuni additivi; le dimensioni disperse del dominio ottenute sono oltre un ordine più piccolo del valore limite precedente. Ancora, abbiamo trovato che le nano-strutture possono migliorare notevolmente i beni meccanici delle miscele. Il Nostro metodo egualmente è considerato come utile per i disperdenti inorganici quali i nanotubes del carbonio e può applicarsi così alle medicine ed ai cosmetici. Inoltre, come non solo mescolando ma anche inter-collegando le reazioni può essere fatta allo stesso tempo nell'ambito di un campo di flusso della alto-tosatura, la creazione di nuovi elastomeri può essere preveduta.

AZoNano - A - Z di Nanotecnologia - Un'immagine del microscopio elettronico della trasmissione di una miscela PVDF/PA11 pronta facendo uso di trattamento della alto-tosatura. PA11 di dieci a parecchi dieci dei nanometri di diametro (parti nere rotonde) è disperso in modo omogeneo densamente nella matrice di PVDF (regione di sfondo bianca).

Figura 1.

Sfondo Per il Lavoro Di Ricerca

I Polimeri sono stati utilizzati come materie funzionali, ad alto rendimento e prime in una vasta gamma di campi industriali. Tuttavia, i singoli polimeri da solo non possono rispondere a vari bisogni di industriale e così i sistemi a più componenti del polimero quali le miscele, le leghe ed i compositi corrente sono usati per creare i materiali ad alto rendimento. Tuttavia, la maggior parte dei polimeri utili sono quasi immiscibili ad un livello molecolare. Anche se sono mescolati meccanicamente dopo la fusione, presto esibiranno la separazione di fase. Inoltre, le dimensioni del dominio della fase dispersa separata del polimero sono varie a parecchi dieci di µm.

Per questo motivo, le proprietà fisiche speranzose delle miscele del polimero non sono state ottenute. Quindi, i metodi per la preparazione dei polimeri immiscibili compatibili usando gli agenti compatibilizing o reagendo le estremità del polimero alle interfacce (trattamento reattivo) sono stati messi a punto, ma essi hanno avuti limiti tecnici; per i materiali elettronici facendo uso di precedente metodo, gli additivi possono essere considerati impurità ed egualmente causano i difetti, con conseguente grande ostacolo al potenziamento della prestazione materiale e per il metodo posteriore, una riduzione della prestazione della proprietà fisica dovuto le sotto-reazioni è stata precisata.

Cronologia del Lavoro Di Ricerca

AIST ha avanzato la ricerca di base su una tecnica semplice e pulita creare le miscele nano-dispersive del immiscibile-polimero. Per il programma di nanotecnologia, “il Progetto sui Materiali Polimerici di Nanostructured„ (durante gli esercizi fiscali 2001-2004) di New Energy e l'Organizzazione Industriale di Sviluppo Tecnologico (NEDO), abbiamo effettuato le analisi in situ di comportamento di fase dei sistemi di miscela del polimero nell'ambito dei campi esterni e quindi abbiamo ritenuto che la miscela della nano-dispersione dei polimeri immiscibili dovesse essere realizzata applicando un campo di flusso della alto-tosatura.

Gli espulsori Convenzionali non possono generare abbastanza sulle tariffe della tosatura e ci siamo sviluppati così insieme con Imoto Seisakusho il Co., la Srl, un espulsore permettendo alla generazione di tariffe della alto-tosatura oltre di sec 1000-1

Dettagli del Lavoro Di Ricerca

L'espulsore della alto-tosatura sviluppato può generare una tariffa della tosatura di sec 4400 ad una velocità di rotazione della vite di 3000 giri/min. Inoltre, facendo uso di una vite feedback tipa, il tempo mescolantesi può essere fissato arbitrariamente, girando la vite ad ad alta velocità. Cioè questo espulsore può rimanere a lungo nello stato di flusso della alto-tosatura.

AZoNano - A - Z di Nanotecnologia - L'espulsore che della alto-tosatura ci siamo sviluppati

Figura 2.

Facendo Uso di questo espulsore, siamo riuscito a preparare le miscele miscibili dei polimeri immiscibili, PVDF e PA11; PA11 con una dimensione del dominio di dieci a parecchi dieci dei nanometri di diametro è disperso in modo omogeneo nella matrice di PVDF. Le nano-strutture pronte possono migliorare drammaticamente le proprietà fisiche delle miscele. Per esempio, Figura 3 mostra le curve di sforzo-tensione per PVDF/PA11 = 80/20 di miscele.

Secondo le indicazioni della curva a, un campione di miscela costituito da una tecnica convenzionale mostra soltanto un poco allungamento, mentre un campione pronto dall'espulsore della alto-tosatura sviluppato esibisce un grande allungamento al disfacimento, secondo le indicazioni della curva b, corrispondente cinque volte a più grande di quella del campione in curva a, perché la fase PA11 con una dimensione del dominio di parecchi dieci dei nanometri di diametro è dispersa nella regione di PVDF.

AZoNano - A - Z di Nanotecnologia - curve di Sforzo-tensione di PVDF/PA11 = i sistemi A. di 80/20 di miscela per PVDF/PA11 = 80/20 di miscela costituita da un metodo di mescolamento convenzionale B. per PVDF/PA11 = 80/20 di miscela costituita da un espulsore della alto-tosatura

La Figura 3. A. per PVDF/PA11 = 80/20 di miscela si è formata con un metodo di mescolamento convenzionale
il B. per PVDF/PA11 = 80/20 di miscela si è formato da un espulsore della alto-tosatura

PVDF e PA11 sono polimeri ferroelettrici e le miscele di loro con le strutture della nano-dispersione si pensano che abbiano ferroelettricità eccellente. Valori di polarizzazione del resto di manifestazioni della Tabella 1 (Fotoricettore: i valori di spostamento elettrico D ad un campo elettrico E = 0) nell'isteresi ferroelettrica (curva del D-E) per PVDF/PA11 = 80/20 di miscele hanno preparato facendo uso di un commputer convenzionale e del nostro espulsore della alto-tosatura. Il valore del Fotoricettore di PA11 è approssimativamente metà quello di PVDF (Fotoricettore = 76) e così, il valore del Fotoricettore delle miscele si pensa che diminuisca mescolandosi. Tuttavia, abbiamo trovato che i valori del Fotoricettore dei sistemi di miscela della nano-dispersione costituiti dal nostro espulsore della alto-tosatura sono comparabili a o superano quello di PVDF.

Tabella 1.

Polarizzazione del Resto

Le miscele del Campione si sono formate con un metodo di mescolamento convenzionale

Miscele del Campione costituite dal nostro espulsore della alto-tosatura

Fotoricettore (mC/m)2

20-30

75-91

Inoltre, come indicato chiaramente in Tabella 1, i campioni di miscela ottenuti dal nostro Fotoricettore di manifestazione dell'espulsore della alto-tosatura stima 3-4 volte quelli dei campioni di miscela pronti con un metodo convenzionale. Ciò può essere dovuto la formazione di strutture della nano-dispersione nei campioni nel trattamento di mescolamento della alto-tosatura. Come indicato sopra, una tecnica di trattamento della alto-tosatura permette non solo alla formazione di nano-strutture per le miscele PVDF/PA11, ma anche ad un grande potenziamento della loro prestazione di aderenza ed ai beni meccanici, quale l'allungamento, quale sono svantaggi per PVDF, piombo alla creazione di nuovi materiali aggiunti d'alto valore. La valutazione di ferroelettricità delle miscele del polimero usate è stata effettuata insieme con l'Università di Tokyo di Scienza (Prof. Takeo Furukawa, Facoltà di Divisione di Scienza I, Chimica).

Prospettive Future

Pianificazione applicare la nostra tecnica di trattamento della alto-tosatura a vari sistemi di miscela del polimero per creare i nuovi materiali che utilizzano le strutture migliorate della nano-dispersione e di polimero-miscibilità. Ancora, pianificazione usare la nostra tecnica per la creazione di nuovi materiali nano-compositi, perché il campo di flusso della alto-tosatura può anche essere utile da disperdere bene i riporti, per esempio, argille (silicato stratificato), nero di carbonio, nano-tubi del carbonio, Ecc. in materiali di matrice.

In particolare, la nostra tecnica può essere usata come metodo pulito per la produzione delle medicine e dei cosmetici, perché permette alla dispersione del nano-disgaggio senza alcuni additivi quali gli agenti compatibilizing. Ancora, mentre il nostro metodo può fornire non solo un campo di flusso della alto-tosatura ma anche un campo della reazione, per esempio, per le reazioni dicollegamento dinamiche, allo stesso tempo, deve anche essere utile per la creazione degli elastomeri, Ecc. Quindi, puntiamo sulla creazione e sull'uso pratico di nuovi materiali tramite la ricerca congiunta con le società.

Sorgente: AIST

Per ulteriori informazioni su questa sorgente visualizzi prego AIST

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

Last Update: 13. June 2013 09:29

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