Técnica para Misturas Immiscible do Polímero - Preparação da Dispersão e da Mistura da Nano-Escala de Misturas do Polímero do Elevado Desempenho Com Processamento Alto da Tesoura

Assuntos Cobertos

Fundo

Sumário

Fundo Para o Trabalho de Pesquisa

História do Trabalho de Pesquisa

Detalhes de Trabalho de Pesquisa

Perspectivas Futuras

Fundo

·         Nós desenvolvemos uma técnica demistura nova com somente um campo de fluxo da alto-tesoura sem nenhuns aditivos.

·         Nós permitimos a dispersão da nano-escala de polímeros immiscible misturando com o processamento da alto-tesoura; os tamanhos do domínio da fase dispersada do polímero estão sobre um pedido menor do que aqueles que usam métodos convencionais.

·         O ferroelectric-polímero De Capacidade Elevada mistura-se preparado usando o processamento da alto-tesoura permitiu a revelação de flexível, vasta área piezoeléctrica materiais dos dispositivos (sonar do aqua e isolação sadia).

Sumário

No Instituto Nacional da Ciência e da Tecnologia Industriais Avançadas (AIST; Yoshikawa Hiroyuki, Presidente), Shimizu Hiroshi (Materiais Grupo de Nanostructured, Líder do Grupo) e outros do Instituto de Investigação da Nanotecnologia (Yokoyama Hiroshi, Director) desenvolveu uma técnica demistura nova usando o campo de fluxo da alto-tesoura, e sucedeu em fazer o miscible-polímero mistura-se com as estruturas da nano-dispersão. Usando esta técnica, nós sucedemos no fluoreto de mistura do polyvinylidene (PVDF) e na poliamida 11 (PA11) sem nenhuns aditivos, que forem muito duros de misturar um com o otro no nano-nível até aqui, e preparamo-nos misturamo-nos dentro que PA11 com um tamanho do domínio de dez a diversos dez dos nanômetros (1 nanômetro = 10-9 m) é dispersado homogênea densa na fase de PVDF (Figura 1).

Até aqui, porque misturas immiscible do polímero, aditivos foram usados para a nano-dispersão, mas trabalham como impurezas e causam defeitos, tendo por resultado problemas para o uso prático. Por outro lado, considerou-se que há um limite mais baixo ao tamanho do domínio da fase dispersada do polímero ao usar a mistura puramente mecânica.

Neste trabalho, nós temos, pela primeira vez no mundo, estruturas realizadas da nano-dispersão em misturas do polímero com uma técnica de processamento da alto-tesoura mas sem nenhuns aditivos; os tamanhos dispersados do domínio obtidos estão sobre um pedido menor do que o valor de limite precedente. Além Disso, nós encontramos que as nano-estruturas podem notàvel aumentar as propriedades mecânicas das misturas. Nosso método é considerado igualmente ser útil para dispersants inorgánicos tais como nanotubes do carbono, e assim pode ser aplicado às medicinas e aos cosméticos. Além Disso, como não somente misturar mas igualmente cruz-ligar reacções pode ser feita ao mesmo tempo sob um campo de fluxo da alto-tesoura, a criação de elastómetros novos pode ser esperada.

AZoNano - O A a Z da Nanotecnologia - Uma imagem do microscópio de elétron da transmissão de uma mistura PVDF/PA11 preparou-se usando o processamento da alto-tesoura. PA11 de dez a diversos dez dos nanômetros no diâmetro (peças pretas redondas) é dispersado homogênea densa na matriz de PVDF (região de fundo branca).

Figura 1.

Fundo Para o Trabalho de Pesquisa

Os Polímeros foram usados como materiais funcionais, de capacidade elevada, e básicos em uma vasta gama de campos industriais. Contudo, os únicos polímeros apenas não podem responder a uma variedade de necessidades industriais, e assim os sistemas do polímero do multi-componente tais como misturas, ligas, e compostos são usados actualmente para criar materiais de capacidade elevada. Contudo, a maioria dos polímeros úteis são quase immiscible a nível molecular. Mesmo se são misturados mecanicamente após o derretimento, exibem logo a separação de fase. Além, os tamanhos do domínio da fase dispersada separada do polímero são diversos a diversos dez do µm.

Por este motivo, as propriedades físicas desejado das misturas do polímero não foram obtidas. Assim, os métodos para fazer polímeros immiscible compatíveis usando agentes compatibilizing ou reagindo extremidades do polímero em relações (processamento reactivo) foram desenvolvidos, mas eles tiveram limites técnicos; para materiais eletrônicos usando o método anterior, os aditivos podem ser considerados impurezas, e igualmente causam defeitos, tendo por resultado um obstáculo grande ao realce do desempenho material, e para o último método, uma redução no desempenho da propriedade física devido às secundário-reacções foi indicada.

História do Trabalho de Pesquisa

AIST avançou a investigação básica em uma técnica simples, limpa criar misturas nano-dispersivas do immiscible-polímero. Para o programa da nanotecnologia, o “Projecto em Materiais Poliméricos de Nanostructured” (nos exercícios orçamantais 2001-2004) de New Energy e a Organização Industrial da Revelação de Tecnologia (NEDO), nós realizamos análises in situ do comportamento da fase de sistemas da mistura do polímero sob campos externos, e desse modo nós sentimos que a mistura da nano-dispersão de polímeros immiscible deve ser realizada aplicando um campo de fluxo da alto-tesoura.

As extrusora Convencionais não podem gerar altamente bastante taxas da tesoura, e assim nós tornamo-nos comum com Imoto Seisakusho Co., Ltd., uma extrusora permitindo a geração de taxas da alto-tesoura sobre do segundo 1000-1

Detalhes de Trabalho de Pesquisa

A extrusora da alto-tesoura desenvolvida pode gerar uma taxa da tesoura do segundo 4400 em uma velocidade de rotação do parafuso de 3000 RPM. Também, usando um feedback-tipo parafuso, a hora de mistura pode ser ajustada arbitrariamente, girando o parafuso em de alta velocidade. Ou seja esta extrusora pode permanecer por muito tempo no estado de fluxo da alto-tesoura.

AZoNano - O A a Z da Nanotecnologia - A extrusora que da alto-tesoura nós desenvolvemos

Figura 2.

Usando esta extrusora, nós sucedemos em preparar misturas miscible dos polímeros immiscible, PVDF e PA11; PA11 com um tamanho do domínio de dez a diversos dez dos nanômetros no diâmetro é dispersado homogênea na matriz de PVDF. As nano-estruturas preparadas podem dramàtica aumentar as propriedades físicas das misturas. Por exemplo, Figura 3 mostra curvas da esforço-tensão para PVDF/PA11 = 80/20 das misturas.

Segundo as indicações da curva a, uma amostra da mistura formada por uma técnica convencional mostra somente pouco alongamento, quando uma amostra preparada pela extrusora da alto-tesoura desenvolvida exibir um grande alongamento na dissolução, segundo as indicações da curva b, correspondendo cinco vezes a maior do que aquela da amostra na curva a, porque a fase PA11 com um tamanho do domínio de diversos dez dos nanômetros no diâmetro está dispersada na região de PVDF.

AZoNano - O A a Z da Nanotecnologia - curvas da Esforço-Tensão de PVDF/PA11 = sistemas A. de 80/20 de mistura para PVDF/PA11 = 80/20 de mistura formada por um método de mistura convencional B. para PVDF/PA11 = 80/20 de mistura formada por uma extrusora da alto-tesoura

A Figura 3. A. para PVDF/PA11 = 80/20 de mistura formou por um método de mistura convencional
o B. para PVDF/PA11 = 80/20 de mistura formou por uma extrusora da alto-tesoura

PVDF e PA11 são polímeros ferroelectric, e as misturas deles com estruturas da nano-dispersão são esperadas ter o ferroelectricity excelente. Valores da polarização do resto das mostras da Tabela 1 (Fotorreceptor: os valores do deslocamento elétrico D em um campo elétrico E = 0) na histerese ferroelectric (curva do D-E) para PVDF/PA11 = 80/20 das misturas prepararam-se usando uma máquina convencional e nossa extrusora da alto-tesoura. O valor do Fotorreceptor de PA11 é aproximadamente metade isso de PVDF (Fotorreceptor = 76), e assim, o valor do Fotorreceptor das misturas é esperado reduzir-se misturando. Contudo, nós encontramos que os valores do Fotorreceptor dos sistemas da mistura da nano-dispersão formados por nossa extrusora da alto-tesoura são comparáveis a ou excedem aquele de PVDF.

Tabela 1.

Polarização do Resto

As misturas da Amostra formaram por um método de mistura convencional

Misturas da Amostra formadas por nossa extrusora da alto-tesoura

Fotorreceptor (mC/m)2

20-30

75-91

Além Disso, como mostrado claramente na Tabela 1, as amostras da mistura obtidas por nosso Fotorreceptor da mostra da extrusora da alto-tesoura avaliam 3-4 vezes aqueles das amostras da mistura preparadas por um método convencional. Isto pode ser devido à formação de estruturas da nano-dispersão nas amostras no processo de mistura da alto-tesoura. Como mostrado acima, uma técnica de processamento da alto-tesoura permite não somente a formação de nano-estruturas para as misturas PVDF/PA11, mas igualmente um grande realce de seu desempenho da adesão e as propriedades mecânicas, tais como o alongamento, que são desvantagens para PVDF, conduzindo à criação de materiais adicionados valiosos novos. A avaliação do ferroelectricity das misturas do polímero usadas foi realizada comum com a Universidade de Tóquio de Ciência (Prof. Takeo Furukawa, Faculdade da Divisão de Ciência Mim, Química).

Perspectivas Futuras

Nós planeamos aplicar nossa técnica de processamento da alto-tesoura a uma variedade de sistemas da mistura do polímero para criar os materiais novos que utilizam estruturas aumentadas da polímero-miscibilidade e da nano-dispersão. Além Disso, nós planeamos usar nossa técnica para a criação de materiais nano-compostos novos, porque o campo de fluxo da alto-tesoura pode igualmente ser útil dispersar bem enchimentos, por exemplo, argilas (silicato mergulhado), preto de carbono, nano-câmaras de ar do carbono, Etc. em materiais de matriz.

Em particular, nossa técnica pode ser usada como um método limpo para a produção de medicinas e de cosméticos, porque permite a dispersão da nano-escala sem nenhuns aditivos tais como agentes compatibilizing. Além Disso, como nosso método pode fornecer não somente um campo de fluxo da alto-tesoura mas igualmente um campo da reacção, por exemplo, para reacções deligamento dinâmicas, ao mesmo tempo, ele deve igualmente ser útil para a criação dos elastómetros, Etc. Assim, nós visamos a criação e o uso prático de materiais novos pela pesquisa comum com empresas.

Source: AIST

Para obter mais informações sobre desta fonte visite por favor AIST

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

Last Update: 13. June 2013 09:47

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