ИСТИНА

Известно, что крейзинг является универсальным методом получения различных композиционных материалов нанометрического уровня дисперсности из термодинамически несовместимых компонентов на основе аморфных и частично кристаллических полимеров и наполнителей неорганической природы (металлы, оксиды, соли). Несомненный интерес представляет изучение термической стабильности подобных композитов в широком температурном диапазоне (до и выше температуры плавления полимерной матрицы), и выяснение процессов фазового разделения смеси двух термодинамически несовместимых компонентов. Цель настоящей работы – изучение влияния термической предыстории, т.е. температуры и условий нагревания (скорость, время, природа окружающей среды) на структуру композитов на основе пористых пленок полиэтилена высокой плотности (ПЭВП), полученных по механизму крейзинга, содержащих различное количество кремнезема, и их электрофизические свойства. Композиты ПЭВП-SiO2 были получены, используя процесс крейзинга полимерной пленки в среде жидкого прекурсора сверхразветвленного полиэтоксисилоксана с последующей гидролитической конденсацией и его превращением в кремнезем непосредственно в объеме пор. Количество SiO2 в матрице варьировали от 5 до 45 мас.%. Полученные композиты нагревали до температуры 160 оС (температура плавления ПЭВП составляет около 130 оС) на воздухе или в различных жидких средах (глицерине, полиэтиленгликоле, ортофосфорной кислоте и н-декане) в течение 0.5-2 ч и затем охлаждали до комнатной температуры. Измерение линейных размеров образцов до и после нагрева показало, что они изменяются незначительно (в пределах 1-2 %), если содержание кремнезема более 20 мас.%. Это, по-видимому, связано с формированием трехмерного каркаса SiO2 в объеме полимерной матрицы. При уменьшении количества твердого компонента, когда он распределен в виде дискретных частиц, образцы претерпевали значительную усадку. Методом СЭМ было обнаружено, что при нагревании пленок композиционных материалов выше температуры плавления ПЭВП расплав полимера мигрирует из объема композита на поверхность, где в процессе охлаждения происходит его кристаллизация. При этом если нагревание проводится на воздухе, то полимер кристаллизуется на поверхности в виде отдельных частиц, и пленки становятся очень хрупкими. В процессе нагревания в жидких средах, кроме декана, расплав ПЭВП растекается по поверхности и образует пленку толщиной около 3 мкм, при этом образцы остаются достаточно гибкими. Одновременно с выпотеванием полимера жидкая среда, которая является хорошо совместимой с SiO2, заполняет образовавшиеся в объеме композита пустоты. Было обнаружено, что количество захватываемой жидкой среды в процессе нагрева и охлаждения зависит от содержания кремнезема и может достигать 45 мас.%. Такой подход был использован для модификации композитов в среде ортофосфорной кислоты, и получены мембраны, обладающие хорошей протонной проводимостью (до 0.033 См/см).