納諾縮放比例不溶的聚合物混合的散射和混合技術 - 高性能與高剪處理的聚合物混合的準備

包括的事宜

背景

概要

研究工作的背景

研究工作的歷史記錄

研究工作詳細資料

未來遠景

背景

·         我們開發了與仅高剪流程字段的一個新的聚合物混和的技術,不用任何附加。

·         我們通過混和啟用了不溶的聚合物納諾縮放比例散射與高剪處理; 被分散的聚合物階段的域範圍小於那些一等級使用常規方法。

·         使用高剪處理準備的高性能鐵電聚合物混合啟用了發展靈活,壓電的廣域設備 (水色生波探側器和隔音材料)。

概要

在先進的行業科學技術 (AIST 國家學院; 芳川 Hiroyuki,總統),清水洋司 (Nanostructured 材料組,組領導先鋒) 納米技術研究所 (Yokoyama 洋司,主任) 使用高剪流程字段,等開發了一個新的聚合物混和的技術,并且在製造混溶性聚合物成功與納諾散射結構混和。 使用此技術,我們在混和的聚偏乙烯氟化物 (PVDF) 和多醯胺 11 (PA11) 成功,不用任何附加,是非常難彼此直到現在混合在納諾級和準備協調與域範圍的 PA11 的十對幾十倍毫微米 (1 毫微米 = 10-9 m) 在 PVDF 階段 (圖 1) 密集地同類地被分散。

直到現在,為了不溶的聚合物混合,附加為納諾散射使用了,但是他們運作作為雜質并且導致缺陷,造成問題為實用的使用。 另一方面,考慮有一個低限對被分散的聚合物階段的域範圍,當曾經純粹地機械混和時。

在此工作,我們有,第一次在世界上,在聚合物混合的認識到的納諾散射結構與高剪處理技術,但是沒有任何附加; 得到的被分散的域範圍小於早先極限值一等級。 此外,我們發現納諾結構可能卓越地提高混合的機械性能。 我們的方法也認為有用的為無機分散劑例如碳 nanotubes 和可以因而適用於醫學和化妝用品。 而且,如不僅混和,而且交聯回應可以同時完成在高剪流程字段下,新的彈性體的創建可以預計。

AZoNano - 納米技術 A 到 Z - 使用高剪處理準備的 PVDF/PA11 混合的傳輸電子顯微鏡圖像。 PA11 十對幾十倍直徑 (來回黑色零件) 的毫微米在 PVDF 矩陣 (空白後臺區) 密集地同類地被分散。

圖 1。

研究工作的背景

聚合物使用了作為功能,高性能和基本材料在各種各樣的行業域。 然而,單獨唯一聚合物不可能回應各種各樣的行業需要,并且因而多成分的聚合物系統例如混合、合金和綜合當前用於創建高性能材料。 然而,大多有用的聚合物是幾乎不溶的在一個分子級別。 即使他們在被熔化以後機械上被混和,他們很快陳列分相。 另外,分隔的被分散的聚合物階段的域範圍是數對幾十倍 µm。

為此,聚合物混合的期望中的物理屬性未獲得。 因此,製造的不溶的聚合物方法兼容通過使用 compatibilizing 的作用者或通過起反應聚合物末端在界面 (易反應處理) 被開發了,但是他們有技術限額; 对使用這個前面的方法的電子材料,附加可能被認為雜質,並且導致缺陷,造成大阻礙對物質性能的改進,并且為這個後方法,對物理屬性性能的減少由於子回應被指出了。

研究工作的歷史記錄

AIST 提前基礎研究到一個簡單,乾淨的技術創建納諾分散性不溶聚合物混合。 对納米技術程序、 「項目在 Nanostructured 聚合物材料」 (在會計年度 2001-2004) 新的能源和行業技術開發組織 (NEDO),我們執行了對聚合物混合系統的原地階段工作情況分析在外場下,并且從而我們認為必須通過應用高剪流程字段認識到不溶的聚合物的納諾散射混合。

常規擠壓機不可能生成足够高剪費率,并且我們共同地因而開發了與 Imoto Seisakusho Co.,有限公司,擠壓機啟用 1000 秒數的高剪費率的生成-1

研究工作詳細資料

被發展的高剪擠壓機可能生成 4400 秒數的剪費率以 3000 个轉每分鐘的螺絲轉動速度。 並且,使用一個反饋型的螺絲,混合的時刻可以任意地被設置,高速轉動螺絲。 換句話說,此擠壓機在高剪流狀態可能長期保持。

AZoNano - 納米技術 A 到 Z - 我們發展了的高剪擠壓機

圖 2。

使用此擠壓機,我們在準備不溶的聚合物, PVDF 和 PA11 的混溶性混合成功; 與域範圍的 PA11 的十對幾十倍直徑的毫微米在 PVDF 矩陣同類地被分散。 準備的納諾結構可能顯著提高混合的物理屬性。 例如,圖 3 顯示應力應變曲線為 PVDF/PA11 = 80/20 混合。

如曲線 a 所顯示,一個常規技術形成的混合範例顯示仅一點伸長,如曲線 b 所顯示,而高剪擠壓機準備的範例被發展大於那陳列大伸長在終止,與五次相應在曲線 a 的範例,因為與幾十倍的域範圍的 PA11 階段直徑的毫微米在 PVDF 區域被分散。

AZoNano - 納米技術 A 到 Z - 應力應變曲線 PVDF/PA11 = 的 80/20 混合系統 A. PVDF/PA11 = 的一個常規混和的方法形成的 80/20 混合 B. PVDF/PA11 = 高剪擠壓機形成的 80/20 混合

圖 3. 的 A. PVDF/PA11 = 80/20 混合用一個常規混和的方法形成了
的 b. PVDF/PA11 = 80/20 混合由高剪擠壓機形成了

PVDF 和 PA11 是鐵電的聚合物,并且混合的他們與納諾散射結構預計有非常好的鐵電性。 表 1 顯示殘餘極化值 (PR : 電位移 D 的值在一個電場的 E = 0) 在鐵電的遲滯現象 (D-E 曲線) 使用一個常規設備和我們的高剪擠壓機,為 PVDF/PA11 = 80/20 混合準備。 PA11 的 PR 值是近似一半那 PVDF (PR = 76),并且因而,混合的 PR 值通過混和預計減少。 然而,我們發現我們的高剪擠壓機形成的納諾散射混合系統的 PR 值是可比較的對或超出那 PVDF。

表 1。

殘餘極化

範例混合用一個常規混和的方法形成了

我們的高剪擠壓機形成的範例混合

PR (mC/m)2

20-30

75-91

而且,如明顯地顯示在表 1,我們的高剪擠壓機顯示 PR 得到的混合範例重視 3-4 次那些一個常規方法準備的混合範例。 這可能歸結於納諾散射結構的形成在範例的在高剪混和的進程中。 如上所述,高剪處理技術啟用納諾結構的不僅形成 PVDF/PA11 混合的,而且他們的黏附力性能的一種巨大改進和機械性能,例如伸長,哪些是 PVDF 的缺點,導致新的高度增值的材料的創建。 聚合物混合的鐵電性的評估使用的共同地執行了與東京理科大學 (Takeo Furukawa,科學分部系我,化學) 教授。

未來遠景

我們計劃適用我們的高剪處理技術於各種各樣的聚合物混合系統創建使用改進的聚合物摻混性和納諾散射結構的新的材料。 此外,我們計劃使用我們的新的納諾綜合材料的創建的技術,即,因為高剪流程字段可能也是有用很好分散補白黏土 (層狀硅酸鹽),炭黑、碳納諾管等等在基體材料。

特別是,因為它啟用納諾縮放比例散射,不用任何附加例如 compatibilizing 的作用者,我們的技術可以使用作為一個乾淨的方法為醫學和化妝用品的生產。 此外,當我們的方法可能提供不僅高剪流程字段,而且一個回應域,即,動態交聯回應的,同時,它一定也是有用的為彈性體的創建等等。 因此,我們由與公司的聯合研究瞄準對新的材料的創建和實用的使用。

來源: AIST

關於此來源的更多信息请請參觀 AIST

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

Last Update: 13. June 2013 09:15

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