Guanidine-containing organomineral complexes as biocide additives to polymeric composites / V. A. Gerasin, D. I. Mendeleev, V. V. Kurenkov, M. R. Menyashev // Russian Journal of Applied Chemistry. — 2018. — Vol. 91, no. 8. — P. 1298–1305. [ DOI ]
Relation between thermal effects and structural changes under deformation of thermoplastics / M. A. Guseva, V. A. Gerasin, B. F. Shklyaruk, V. A. Dubinskiy // Polymer. — 2018. — Vol. 144. — P. 18–32. [ DOI ]
Гуанидинсодержащие органоминеральные комплексы как биоцидные добавки для полимерных композитов / В. А. Герасин, Д. И. Менделеев, В. В. Куренков, М. Р. Меняшев // Журнал прикладной химии. — 2018. — Т. 91, № 7. — С. 1139–1147. [ DOI ]
Куренков В. В., Герасин В. А. Модификация лакокрасочных покрытий введением органомонтморриллонитов // Химическая промышленность сегодня. — 2018. — Т. 1. — С. 4–11. Получение полимер-алюмосиликатных нанокомпозитов с применением в качестве нанонаполнителя слоистого алюмосиликата монтмориллонита является перспективным подходом для создания полимерных материалов с улучшенными свойствами, в том числе полимерных и лакокрасочных покрытий. В работе изучены характеристики модельных лакокрасочных покрытий на основе алкидного пленкообразователя, модифицированных введением органомонтмориллонитов Cloisite 15A и Cloisite 30B, и определена наноструктура органомонтмориллонитов в покрытии. Показано, что формирование интеркалированного нанокомпозита способствует улучшению эксплуатационных характеристик покрытий. Положительный эффект от введения органомонтмориллонитов наблюдается при модификации как непигментированных, так и пигментированных покрытий.
An efficient route for design of luminescent composite materials based on polyethylene containing europium dibenzoylmethanate / D. M. Roitershtein, L. N. Puntus, K. A. Lyssenko et al. // New Journal of Chemistry. — 2017. — no. 41. — P. 13663–13672. Luminescent composite materials based on linear polyethylene doped by a well dispersed tetrakis dibenzoylmethanate europium complex have been developed. The anion of the latter serves as an efficient light harvesting antenna and possesses the desired photophysical properties. The targeted modification of the Eu complex, namely introduction of a long hydrocarbon chain into the tetraalkylammonium cation [RNEt3]+, has ensured the compatibility of the complex with the polyethylene matrix. The [RNEt3]+ cation has been obtained by using long-chained 1-iodoalkanes synthesized via the Nd-catalyzed ethylene oligomerization process. The photophysical properties and the homogeneity of the obtained composites have been controlled by optical spectroscopy, luminescence intensity mapping as well as scanning electron microscopy. [ DOI ]
Features of reactions of radical (co)polymerization of methacryloylguanidine trifluoroacetate in various solvents / M. R. Menyashev, V. A. Gerasin, A. I. Martynenko et al. // Polymer Science, Series B. — 2017. — Vol. 59, no. 6. — P. 650–654. [ DOI ]
Starch–polyethylene polymer–polymer composites obtained by polymerization filling: Structure and oxidative degradability / E. M. Khar’kova, D. I. Mendeleev, M. A. Guseva et al. // Polymer Science, Series B. — 2017. — Vol. 59, no. 5. — P. 601–609. Polymer–polymer composites bearing polyethylene and starch are obtained by polymeriza- tion filling. The polymerization of ethylene is carried out using catalyst system [TiCl4 + (С2H5)2AlCl] under mild conditions. It is found that the catalyst activity in the presence of a biopolymer is higher than that with- out the filler. The polyethylene matrix has a molecular mass of 1.26–1.40 M and features a melting point of 138–140oC, a high enthalpy, and a degree of crystallinity of 60–70%. Reduction in the decomposition tem- perature of the polymer–polymer composites and in the rate of mass loss compared to the unfilled polyeth- ylene and biopolymers is detected. The stress-strain characteristics of the polymer matrix are improved; in particular, the elastic modulus and relative elongation at break are increased. The photooxidative degradation of the composites under the action of sunlight and UV radiation is studied. According to the data of IR spec- troscopy, the polymer–polymer composites possess resistance to photooxidative aging 2–3 times lower than the unfilled polyethylene. The polymer–polymer composites subjected to UV radiation reveal a high intensity of growth of microorganisms: the degree of biofouling is up to four points. [ DOI ]
Structure and rheology of aqueous poly(vinyl acetate) dispersions modified with montmorillonite / V. A. Gerasin, V. V. Kurenkov, O. V. Pashkov, S. O. Ilyin // Colloid Journal. — 2017. — Vol. 9, no. 5. — P. 588–595. [ DOI ]
Исследование структуры и способности к окислительному разложению полимер-полимерных композиций на основе крахмала и полиэтилена, полученных методом полимеризационного наполнения / Е. М. Харькова, Д. И. Менделеев, М. А. Гусева и др. // Высокомолекулярные соединения. Серия Б. — 2017. — Т. 59, № 5. — С. 393–401. Методом полимеризационного наполнения получены полимер-полимерные композиции, содержащие полиэтилен и крахмал. Полимеризация этилена проведена на каталитической системе [TiCl4+(С2H5)2AlCl] в мягких условиях. Установлено, что активность катализатора в присутствии биополимера выше, чем без наполнителя. Молекулярная масса полиэтиленовой матрицы составляет 1.26–1.40 млн и характеризуется температурой плавления 138–140oC, высокими значениями энтальпии, кристалличностью 60–70%. Показано уменьшение температуры разложения полимер-gолимерных композиций и скорости потери массы по сравнению с ненаполненным полиэтиленом и биополимерами. Наблюдается улучшение деформационно-прочностных характеристик полимерной матрицы, в частности увеличение модуля упругости и относительного удлинения при разрыве. Исследована фотоокислительная деструкция композитов под действием солнечного света и УФ-jблучения. По данным ИК-спектроскопии полимер-полимерные композиты обладают в 2–3 раза меньшей стойкостью к фотоокислительному старению по сравнению с ненаполненным полиэтиленом. На полимер-полимерных композициях, подвергнутых естественному УФ-облучению, прослеживается высокая интенсивность развития микроорганизмов: степень биообрастания до четырех баллов. [ DOI ]
Метакрилоилгуанидин трифторацетат: особенности реакций радикальной (со)полимеризации с его участием в различных растворителях / М. Р. Меняшев, В. А. Герасин, А. И. Мартыненко и др. // Высокомолекулярные соединения. Серия Б. — 2017. — Т. 59, № 6. — С. 407–412. [ DOI ]
Структура и реология водных дисперсий поливинилацетата, модифицированных монтмориллонитом / В. А. Герасин, В. В. Куренков, О. В. Пашков, С. О. Ильин // Коллоидный журнал. — 2017. — Т. 79, № 5. — С. 544–552. Показана возможность регулирования реологических свойств и седиментационной устойчивости водных латексов поливинилацетата (ПВА), применяемых для получения покрытий и клеевых соединений, добавками натриевого монтмориллонита (ММТ). Введение ММТ инициирует гелеобразование в дисперсиях ПВА, проявляющееся в пределе текучести, тиксотропии и вязкоупругости. Проведен рентгеноструктурный анализ комплексных дисперсий и пленок на их основе, который показал переход от эксфолиированных к интеркалированным тактоидам глины по мере роста их содержания. Ввиду сложности состава латекса ПВА, включающего стабилизатор (поливиниловый спирт) и пластификатор (дибутилфталат), выявлены компоненты, преимущественно интеркалирующие в межслоевое пространство ММТ. Наибольшие предел текучести и жесткость структурной сетки образца, образующейся в результате совместной коагуляции частиц ПВА и ММТ, обеспечивает введение в латекс 1.2 мас. % ММТ. [ DOI ]
Atomic force microscopy of structural-mechanical properties of polyethylene reinforced by silicate needle-shaped filler / I. A. Morozov, O. K. Garishin, V. V. Shadrin et al. // Advances in Materials Science and Engineering. — 2016. — P. 8945978. The paper presents the results of experimental studies of polyethylene-based composites reinforced with silicate needle-shaped filler (palygorskite) of different mass fraction (0, 5, 10, and 15%). These composites are less flammable and fire toxic than unfilled polyethylene. The structure (size, shape, and agglomeration of filler) and local mechanical properties of composites in nonstretched and elongated states were investigated by AFM. In stretched samples palygorskite takes a wavy shape, and at extremely high elongation the filler is orthogonal to the axis of tension. The smooth surfaces of the samples, required for AFM, were prepared using the heating/cooling procedure. [ DOI ]
Regularity modes in raman spectra of polyolefins: Part ii. polyethylene and ethylene copolymers / E. A. Sagitova, P. Donfack, G. Y. Nikolaeva et al. // Vibrational Spectroscopy. — 2016. — Vol. 84. — P. 139–145. In this work, the thermal behavior of the regularity modes in Raman spectra of polyethylene with different densities and random ethylene/1-hexene copolymers with varying content of comonomer are studied. We demonstrate especially that the vibrational modes at 1062 and 2850 cm?1 are related to a critical sequence length of trans-conformers of 6–8 CH2 groups, while the modes at 1130, 1170, 1295, and 2883 cm-1 indicate a critical sequence length of trans-conformers of 18 CH2 groups. Upon increasing the 1-hexene content in the ethylene/1-hexene copolymers, the evolution of the intensities of the Raman modes at 1062, 1130, 1170, 1295, and 1417 cm?1, normalized to the intensity of the band at 2850 cm-1, is similar to the evolution of the intensities of the same modes in the Raman spectra of low density polyethylene at increasing temperature. This observation however contrasts with that in the Raman spectra of polyethylenes with middle and high densities. We suppose that these results can be explained by similarities in the structure of non-crystalline areas of low density polyethylene and the ethylene/1- hexene copolymers, which contain significant amounts of short sequences of trans-conformers. [ DOI ]
Guseva M. A., Gerasin V. A., Shklyaruk B. F. Tensile behavior of polyolefin composites: the effect of matrix parameters // Journal of Applied Polymer Science. — 2016. — Vol. 133, no. 34. — P. 43819. Polyolefin composites were prepared from 14 PE matrices and three different mineral fillers (montmorillonite, palygorskite and glass microspheres) via melt compounding in an extruder. Mechanical properties of the obtained systems were analyzed with emphasis on elongation at break and conditions for ductile/brittle failure were determined. When filler content is raised beyond a cer- tain “critical” value, tensile properties are dramatically altered and transition occurs from ductile behavior to brittle fracture. This transition is displayed by a well-defined “step” on the plot of strain at break versus concentration of particles. The value of “critical filler content” was found to depend mainly on level of crystallinity of a matrix while other parameters (chemical nature of filler par- ticles, their size, shape and surface treatment) are less significant. “Critical filler content” will decrease with growth of crystallinity of a polymer and with highly crystalline HDPEs it is as low as 2–8 vol %. Otherwise, with noncrystallizing and low-crystalline polymers elongation at break decreases gradually with concentration of mineral particles and ductile type deformation is maintained at fairly large filler fractions. The results presented here will be useful for a proper selection of a matrix polymer in composites with mineral fillers. [ DOI ]
trans-polyisoprene-based modified flaky silicates and nanocomposites with biocidal properties / M. R. Menyashev, V. A. Gerasin, M. A. Guseva et al. // Polymer Science, Series B. — 2016. — Vol. 58, no. 2. — P. 226–234. The absorption and spatial structuring of modifiers in the interplanar space were studied, and the methods of chemical binding of guanidine-containing monomers and polymers to montmorillonite were elaborated. It was shown that a polymer chemically absorbed on clay very slowly desorbs in water during great dilution and has a greater thermal stability than that of the initial polymer. Guanidine-containing compounds bound to clay may be used as biocidal fillers in various polymers. Nanocomposites with marked biocidal properties were obtained on the basis of montmorillonite modified with biocidal polymers and gutta-percha. [ DOI ]
Адсорбция четвертичных аммониевых солей кальциевым и натриевым монтмориллонитами / В. А. Герасин, Д. И. Менделеев, В. В. Куренков, Е. М. Антипов // Известия Кабардино-Балкарского государственного университета. — 2016. — Т. 6, № 2. — С. 50–62. Методом оптической спектрофотометрии исследована кинетика адсорбции алкиламмониевых ПАВ натриевым (Na-MMT) и кальциевым (Ca-MMT) монтмориллонитами. Обнаружено, что начальная скорость адсорбции на Na-MMT более чем на порядок выше, чем на Ca-MMT, и кинетические параметры процесса зависят от природы молекул ПАВ. Kinetics of adsorption of alkylammonium surfactants on sodium (Na-MMT) and calcium (Ca-MMT) were studied by means of UV-vis spectrophotometry. It is shown that the initial rate of adsorption on Na-MMT is more than an order of magnitude higher than on Ca-MMT, and the kinetic parameters of the process depend on the structure of surfactant molecules.
Модифицированные слоистые силикаты и нанокомпозиты на основе транс-полиизопрена, обладающие биоцидными свойствами / М. Р. Меняшев, В. А. Герасин, М. А. Гусева и др. // Высокомолекулярные соединения. Серия Б. — 2016. — Т. 58, № 2. — С. 180–188. Изучена адсорбция и пространственная структура модификатора в межплоскостном пространстве, а также разработаны методики химической прививки гуанидинсодержащих мономеров и полимеров к монтмориллониту. Показано, что химически адсорбированный на глине полимер весьма медленно десорбирует с наполнителя в воде и лишь при очень большом разбавлении обладает более высокой термической стабильностью, чем исходный. Закрепленные на глине гуанидинсодержащие соединения можно использовать как биоцидный наполнитель для различных полимеров. Получены нанокомпозиты на основе модифицированного биоцидным полимером монтмориллонита и гуттаперчи с выраженными биоцидными свойствами. [ DOI ]
Thermal effects under elastic and plastic deformation of polyethylene / M. A. Guseva, V. A. Gerasin, O. K. Garishin et al. // Polymer. — 2015. — Vol. 56, no. 1. — P. 416–427. Thermal effects occurring under tensile deformation were analyzed for polyethylene samples with different level of crystallinity and dimensions. Temperature changes were measured by IR camera at all stages of deformation (from elastic region until fracture) at various strain rates. At the initial stage of drawing energy is consumed and temperature of the polymer slightly decreases (endothermic effect). Onset of necking gives rise to intensive heat generation and substantial increase in temperature in the element where neck originates. When front of neck moves away, analyzed element begins to cool down. At the region of strain hardening a new increase in temperature is observed. Maximal degree of heating during necking was found to depend on the level of crystallinity of the polymer, tensile rate and the speed of the front of neck. Calculations were conducted to estimate the maximum adiabatic temperature provided no energy is dissipated outside the heat source. Adiabatic temperature was compared with values of temperature registered in the experiment for specimens with different dimensions. It was found that starting from strain rate 500%/min deformation process of rather “large” samples proceeds nearly adiabatically. [ DOI ]
Полиэтилен-алюмосиликатные нанокомпозиты для защитных покрытий магистральных трубопроводов / В. В. Куренков, В. А. Герасин, Ю. М. Королев и др. // Пластические массы. — 2015. — № 7-8. — С. 53–60.
Структура и свойства полигидроксиалканоатов, синтезируемых methyloligella halotolerans c2 и methylobacterium extorquens g10, из метанола и его смеси с пентанолом / Т. В. Галузина, В. А. Герасин, Н. В. Доронина и др. // Высокомолекулярные соединения. Серия А. — 2015. — Т. 57, № 6. — С. 511–520. Изучены структура и свойства полигидроксибутирата и его сополимеров с полигидроксивалератом, синтезируемых Methyloligella halotolerans C2 и Methylobacterium extorquens G10, из метанола и его смеси с пентанолом. Показано, что состав и молекулярная масса сополимеров зависят от условий синтеза и могут варьироваться в широких пределах. Установлено, что все полимеры высококристаллические, а в сополимерах образуются кристаллиты двух типов. [ DOI ]
Investigation into the morphology of aliphatic segmented block copolymers with controlled thickness of crystals / Y. I. Odarchenko, D. V. Anokhin, A. A. Piryazev et al. // Nanotechnologies in Russia. — 2014. — Vol. 9, no. 3-4. — P. 168–174. In the present paper, aliphatic thermoelastoplastics, consisting of alternating segments of polytet rahydrofuran and monodisperse segments of glycine and βalanine bisoxalamides, are studied. Phase transi tions and the orientation of crystals are determined by experiments using Xray structural analysis during the drawing process in situ. Two types of morphology have been revealed. Fibrillar crystals with chains oriented perpendicularly to the drawing direction are formed at low draw ratio values. At high deformation degrees, a fracture of large crystals and a reorientation of polymer chains along the drawing direction are observed. It is shown that the thickness of the hard block crystals is constant and independent of the sample thermal prehis tory. The tilting angle of bisoxalamide chains is determined using fourspot smallangle patterns. It turns out that in the case of glycine the tilting angle is rather small (∼5–15o), while for alanine it reaches 24o. The flex ible block crystallization during the drawing process at room temperature was found regardless of the block length. The surface free energy of hard block crystals proved to be rather low (∼18 erg/cm2), which is probably due to the entropic contribution from flexible blocks. [ DOI ]
Nanocomposites and high modulus fibers based on ultrahigh molecular weight polyethylene and silicates: Synthesis, structure, and properties / E. M. Khar’kova, D. I. Mendeleev, V. A. Aulov et al. // Polymer Science, Series A. — 2014. — Vol. 56, no. 1. — P. 72–82. Nanocomposites based on ultrahigh-molecular-weight polyethylene and inorganic fillers—such as organomodified layered aluminosilicates, aerosil, and diatomite—are prepared via polymerization filling. The polymerization of ethylene was conducted in the suspension mode with the use of a conventional Ziegler-Natta catalyst, TiCl4 + Al(i-Bu)3, under mild conditions (a temperature of 30oC and a pressure of 0.1MPa). The structure and properties of the composites are studied via X-ray diffraction analysis and DSC. The polyethylene matrix features a high enthalpy, a high melting temperature (up to 143oC), a crystallinity of 70–80%, a content of the monoclinic phase of 12–15%, and a bulk density of 0.05–0.15 g/cm3; the molecular mass is (1.5–1.6) × 106. High-modulus, high-strength fibers with an elastic modulus of 25–28 GPa and a strength of 0.65–0.70 GPa are prepared via direct solvent-free molding of nascent reactor powders based on ultrahigh-molecular-weight polyethylene filled (7 wt %) with aerosol or montmorillonite modified with vinyltrimethoxysilane. [ DOI ]
Исследование морфологии алифатических сегментированных блок-сополимеров с контролируемой толщиной кристаллов / Я. И. Одарченко, Д. А. Иванов, Е. М. Антипов и др. // Российские нанотехнологии. — 2014. — Т. 9, № 3-4. — С. 61–66.
Нанокомпозиты и высокомодульные волокна на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена и силикатов. Получение, строение, свойства / Е. М. Харькова, Д. И. Менделеев, В. А. Аулов и др. // Высокомолекулярные соединения. Серия А. — 2014. — Т. 56, № 1. — С. 78–89. Методом полимеризационного наполнения получены нанокомпозиты на основе сверхвысокомо? лекулярного полиэтилена и неорганических наполнителей: органомодифицированных слоистых алюмосиликатов, аэросила, диатомита. Полимеризацию этилена осуществляли в суспензионном режиме на традиционном катализаторе Циглера–Натта [TiCl4 + Al(i?Bu)3] в мягких условиях (тем? пература 30oC, давление 0.1 МПа). Структуру и свойства полученных композитов исследовали ме? тодами рентгеноструктурного анализа, дифференциальной сканирующей калориметрии. Для поли? этиленовой матрицы характерны высокие значения энтальпии и температуры плавления (до 143oC), кристалличность 70–80%, содержание моноклинной фазы 12–15%, насыпная плот? ность 0.05–0.15 г/см3. Молекулярная масса составляет 1.5–1.6 млн. Методом прямого безраствор? ного формования насцентных реакторных порошков нанокомпозитов на основе сверхвысокомоле? кулярного полиэтилена, наполненного (7 мас. %) аэросилом либо монтмориллонитом, модифици? рованным винилтриметоксисиланом, получены высокомодульные, высокопрочные волокна с модулем упругости 25–28 ГПа и прочностью 0.65–0.70 ГПа. [ DOI ]
Nanocomposites based on layered silicates and ultrahigh-molecular-mass polyethylene prepared via in situ polymerization / E. M. Khar’kova, D. I. Mendeleev, Y. M. Korolev et al. // Polymer Science, Series A. — 2013. — Vol. 55, no. 8. — P. 493–502. Nanocomposites based on ultrahigh?molecular?mass PE and layered silicates are prepared via in situ polymerization. The process is conducted in the suspension mode under mild conditions with the use of a conventional Ziegler–Natta catalyst and a bifunctional complex containing a nickel oligoallene component along with a titanium component. The fillers are four types of montmorillonite: nonmodified montmorillo? nite and three montmorillonites modified with various organic intercalants. In their presence, the activities of the catalysts appreciably increase (by a factor of 2–3). Composites containing 10–40 wt % aluminosilicates are prepared. The structures of the polymer matrix and composites are studied via X?ray diffraction. It is found that the degree of exfoliation of the filler depends not only on its amount but also on the type of mod? ifier and the type of catalytic system. The PE matrix with a molecular mass of (1.5–1.6) × 106 has a melting point of Tm = 141–143oC, a high enthalpy of melting, and a high degree of crystallinity. The IR?spectral stud? ies of the polymers synthesized with the bifunctional complex reveal the presence of branches in a chain, thereby suggesting the formation of linear PE with a medium density (0.938–0.946 g/cm3). Nanocomposites containing 10% aluminosilicate possess the best complex of mechanical properties relative to that of unfilled polyethylene. [ DOI ]
New approaches to the development of hybrid nanocomposites: From structural materials to high-tech applications / V. A. Gerasin, E. M. Antipov, V. V. Karbushev et al. // Russian Chemical Reviews. — 2013. — no. 82. — P. 303–332. Current challenges in the development of various polymer nanocomposites and in the study of their properties are considered. Results of studying hybrid structural (polymer - layered silicates, polymer - nanodiamonds) and functional (based on conducting or liquid-crystalline polymers) nanomaterials are presented. Methods of modification of nanoparticles and their dispersion in a polymer matrix, and the role of interactions between a polymer matrix and fillers, as well as of nanoparticlle morphology realized in the course of processing, are discussed. [ DOI ]
New approaches to the development of hybrid nanocomposites: from structural materials to high-tech applications / V. A. Gerasin, E. M. Antipov, V. V. Karbushev et al. // Russian Chemical Reviews. — 2013. — no. 82. — P. 303–332. Current challenges in the development of various polymer nanocomposites and in the study of their properties are considered. Results of studying hybrid structural (polymer - layered silicates, polymer - nanodiamonds) and functional (based on conducting or liquid-crystalline polymers) nanomaterials are presented. Methods of modification of nanoparticles and their dispersion in a polymer matrix, and the role of interactions between a polymer matrix and fillers, as well as of nanoparticlle morphology realized in the course of processing, are discussed. [ DOI ]
Нанокомпозиты на основе слоистых силикатов и сверхвысокомолекулярного полиэтилена, полученные полимеризацией in situ / Е. М. Харькова, Д. И. Менделеев, Ю. М. Королёв и др. // Высокомолекулярные соединения. Серия А. — 2013. — Т. 55, № 8. — С. 1061–1070. Для создания нанокомпозитов на основе сверхвысокомолекулярного ПЭ и слоистых алюмосиликатов использовали метод полимеризации in situ. Процесс осуществлялся в суспензионном режиме, в “мягких” условиях на традиционном катализаторе Циглера–Натта, а также на бифункциональном комплексе, содержащем кроме титанового никелевый олигоалленовый компонент. Наполнителями служили четыре типа монтмориллонита: немодифицированный и три модифицированных различными органическими интеркалянтами. Установлено значительное (в 2–3 раза) возрастание активности катализаторов в их присутствии. Получены композиты с содержанием алюмосиликатов от 10 до 40 мас. %. Методом РСА определена структура полимерной матрицы и композитов. Показано, что степень эксфолиации наполнителя зависит не только от его количества, но и от природы модификатора и типа каталитической системы. ПЭ?матрица с молекулярной массой 1.5–1.6 млн характеризуется Тпл = 141–143oС, высокими значениями энтальпии плавления и кристалличности. ИК-спектральные исследования полимеров, полученных под действием бифункционального комплекса, показали наличие разветвлений в цепи, что свидетельствует об образовании линейного ПЭ средней плотности (0.938–0.946 г/см3). Установлено, что наилучшим комплексом механических свойств по сравнению с ненаполненным полиэтиленом обладают нанокомпозиты с 10%-ным содержанием алюмосиликата. [ DOI ]
Новые подходы к созданию гибридных полимерных нанокомпозитов: от конструкционных материалов к высокотехнологичным применениям / В. А. Герасин, Е. М. Антипов, В. В. Карбушев и др. // Успехи химии. — 2013. — Т. 82, № 4. — С. 303–332.
Symmetric c-c stretching mode splitting versus ch2-chain conformation order in sodium montmorillonite modified by cetyltrimethylammonium bromide / E. A. Sagitova, P. Donfack, K. A. Prokhorov et al. // Journal of Physical Chemistry B. — 2012. — Vol. 116, no. 1. — P. 221–231. Exploiting Raman spectroscopy and computational modeling, for the first time, we report and explain an interesting phenomenon in clay modified by cetyltrimethylammonium bromide. A splitting of the CH(2)-chain's symmetric C-C stretching Raman mode found at ∼1128 cm(-1) in cetyltrimethylammonium bromide into two bands at 1128 and 1139 cm(-1) in clay modified by cetyltrimethylammonium bromide is observed. We demonstrate that this splitting appears if two types of trans-segments with nonequivalent lengths and terminal groups coexist in the CH(2)-chain of the alkylammonium ion embedded into the clay interlayer space. We report Raman experimental evidence for a CH(2)-chain bending within the clay galleries, resulting in the symmetric C-C stretching band splitting, as was also suggested by computational modeling. Noteworthy, we postulate that this unique behavior based on CH(2)-chain bending provides a general understanding of conformation reorganization and switching within long CH(2)-chain molecules confined within modified clay interlayer galleries. For all modifier concentrations, we show that the intercalated cetyltrimethylammonium ions exist in a liquid-like state, consisting mainly of trans conformations (∼86%) of two types in approximately equal proportions. Moreover, we demonstrate that the integral Raman intensity ratio I(1295)(CH(2))/I(705)(clay) provides a rapid nondestructive quantification of the relative content of alkylammonium ions in modified clays. These results demonstrate that a simple direct monitoring of specific modifier-dependent interlayer conformational states is possible, which is of great importance for a tunable fabrication of modified clays-based nanocomposites with desired properties. [ DOI ]
Garishin O. K., Gerasin V. A., Guseva M. A. A study of the elastoplastic properties of polymer-silicate nanocomposites with allowance for the change in their volumes during deformation // Polymer Science, Series A. — 2011. — Vol. 53, no. 12. — P. 1187–1197. The results of experimental and theoretical studies of the elastoplastic properties of medium?den? sity polyethylene and nanocomposites formed on its basis with a filler of layered clay minerals are described. It is found that the deformation of these materials is accompanied by a significant change in their volumes, which is primarily caused by the development of internal damage of the system (the formation of pores and cracks at the microlevel). A component that takes into account the change in volume during deformation is introduced into the previously proposed model of a heterogeneous medium that can undergo significant non? linear elastic and plastic deformations. For this purpose, we use a differential approach to the construction of constitutive equations and an additive decomposition of the total strain?rate tensor of the medium into strain? rate tensors of the elastic and plastic components. Using an improved model, we describe the experimental curves of uniaxial stretching for pure PE and two PE?based polymer–silicate nanocomposites. The parame? ters that describe plastic flow and damageability that are calculated both without allowance and with allow? ance for the change in volume are compared. The introduction of filler particles into the polymer matrix leads to enhancement of the role of two structural mechanisms in the formation of plastic properties: The presence of the filler contributes to the development of internal structural damage; the same particles decrease the ori? entation ability of the PE matrix, thereby hindering the development of plastic deformations in it. The use of tensor variables in the model makes it appropriate for describing not only stretching but also other types of loading of the material. [ DOI ]
Structure and properties of ball milled utrahigh-molecular weight polyethylene-clay composite / S. D. Kaloshkin, K. S. Ergin, V. V. Tcherdyntsev et al. // Frontiers in Mechanochemistry and Mechanical Alloying. — 2011. — P. 90–93. In this work the composite material based on polymer matrix filled with clay is studied. The preparation of powder composition consists of mechanical activation of substances and further common ball milling of polymer and clay in a high- energy planetary ball mill. The process is divided into two stages; the first stage involves crushing of clay to obtain a nanosized powder, and in the second stage preparation of powdered nanocomposite is carried out. New clay-polymer composite shows considerable increase in modulus of elasticity and a decrease in coefficient of friction.
Гаришин О. К., Герасин В. А., Гусева М. А. Исследование упругопластических свойств полимер-силикатных нанокомпозитов с учетом изменения их объема при деформировании // Высокомолекулярные соединения. Серия А. — 2011. — Т. 53, № 12. — С. 2106–2118. Представлены результаты экспериментальных и теоретических исследований упругопластических свойств полиэтилена средней плотности и нанокомпозитов на его основе с наполнителем из слои? стых глинистых минералов. Установлено, что деформирование таких материалов сопровождается существенным изменением объема, которое обусловлено в первую очередь развитием внутрен? ней поврежденности системы (образованием пор и трещин на микроуровне). В ранее предложен? ную модель гетерогенной среды, способной испытывать значительные нелинейно?упругие и пла? стические деформации, введен элемент, учитывающий изменение объема при деформации. Для этого использованы дифференциальный подход к построению определяющих уравнений и адди? тивное разложение полного тензора скорости деформирования среды на тензоры скоростей де? формации упругого и пластического элементов. С помощью усовершенствованной модели опи? саны экспериментальные кривые одноосного растяжения для чистого ПЭ и двух полимер? силикатных нанокомпозитов на его основе. При введении частиц наполнителя в полимерную матрицу возрастает роль двух структурных механизмов в формировании пластических свойств: наличие наполнителя способствует развитию внутренней структурной поврежденности; те же ча? стицы снижают способность ПЭ матрицы к ориентации, что затрудняет развитие пластических деформаций в ней. Использование в модели тензорных переменных позволяет описывать с ее по? мощью не только растяжение, но и другие виды нагружения материала.
Composite biodegradable materials based on polyhydroxyalkanoate / I. N. Gogotov, V. A. Gerasin, Y. V. Knyazev et al. // Applied Biochemistry and Microbiology. — 2010. — Vol. 46, no. 6. — P. 607–613. Conditions for the processing and mixing of biodegradable polymers at temperatures less than their thermal destruction (130-150 degrees C) using standard equipment have been identified. The structure of the polyhydroxybutyrate/valerate (PHB/V) copolymer has been revealed and peculiarities of the crystal phase formation at different monomer ratios have been investigated. It was shown that pure PHB with molecular mass 180-270 kDa has elastic module approximately 1.2 GPa, strength approximately 25 MPa, and elongation at break approximately 10%. The most active biodestructors of PHB, PHB/V, and their composites have been selected (Aspergillus caespitosus), and the ability of basidiomycete Panus tigrinus to biodegrade polyalkanoates was demonstrated for the first time. It was shown that A. caespitosus degraded PHB/V and Biopol films along with the PHB with the destruction rate depending on the technology of the film production, on the molecular mass, and on the extend of the polymer crystallinity. [ DOI ]
Композиционные биодеградабельные материалы на основе полигидроксиалканоата / И. Н. Гоготов, В. А. Герасин, Я. В. Князев и др. // Прикладная биохимия и микробиология. — 2010. — Т. 46, № 6. — С. 659–665. Найдены условия получения материалов, позволяющие перерабатывать и смешивать биодеградирую? щие полимеры на стандартном оборудовании при температурах, меньших их термодеструкции (130– 150oC). Определена структура сополимеров полигидроксибутирата/валерата (ПГБ/В) и изучены осо? бенности формирования кристаллических фаз при различном соотношении мономеров. Показано, что чистый ПГБ с молекулярной массой 180–270 кДа имеет модуль упругости около 1.2 ГПа, проч? ность около 25 МПа и удлинение при разрыве примерно 10%. Подобраны наиболее активные биоде? структоры ПГБ, ПГБ/В и их композиционных материалов (Aspergillus caespitosus) и впервые показана способность базидиомицета Panus tigrinus к биоразложению полиалканоатов. Показано, что наряду с ПГБ A. caespitosus деградирует пленки из ПГБ/В и Биопола, скорость деструкции которых зависит от технологии приготовления пленок, молекулярной массы и степени кристалличности полимера.
Raman spectroscopic characterization of the interlayer structure of na+-montmorillonite clay modified by ditetradecyl dimethyl ammonium bromide / E. A. Sagitova, P. Donfack, K. A. Prokhorov et al. // Journal of Physical Chemistry B. — 2009. — Vol. 113, no. 21. — P. 7482–7490. Raman spectroscopy has been applied for the rapid and nondestructive monitoring of the interlayer structure of sodium montmorillonite (MMT) clay modified by ditetradecyl dimethyl ammonium (DDA+) bromide. This work demonstrates that a detailed analysis of Raman spectra in the fingerprint region (600-1600 cm(-1)), in combination with model simulation, allows one to distinguish different conformational states of DDA+ in the interlayer space of the modified clay, namely, a liquidlike state but rich in trans conformers, disordered conformational states, and a crystallike conformation appearing at increasing modifier content. These conformations differ in the angle between their alkyl chains, the relative content of trans and gauche conformers and the relative length of trans segments. The shape and width of the Raman band at 1300 cm(-1) and the peak intensity ratio I1088/I1064 can be used for a qualitative analysis of the ratio of gauche/trans conformers. The integral intensity ratios I*1064/I*1300 and I*1300/I*705 help to determine the proportion of trans conformers and the content of the modifier in the clay, respectively, thereof providing quantitative characterization of the modified clay (conformational reorganization and modifier content). Noteworthy, the transition from a liquidlike to crystal-like conformation is further supported by the splitting of the symmetric C-C stretching Raman band of the trans segments within the alkyl chains at 1133 cm(-1) (liquidlike conformation) into two modes at 1124 and 1135 cm(-1) corresponding to two parallel trans chains of nonequivalent lengths (crystal-like conformation). [ DOI ]
Simulation of the elastic-plastic behavior of polyolefin-based nanocomposites with a different structure of layered filler / O. K. Garishin, a. L. Svistkov, V. A. Gerasin, M. A. Guseva // Polymer Science, Series A. — 2009. — Vol. 51, no. 4. — P. 407–415. —A phenomenological model is proposed for the correct description of the mechanical behavior of nanocomposites based on a polymer matrix and a layered silicate under finite elastic–plastic deformations. The constitutive equations are constructed according to the approach based on an interpretation of the mechanical behavior of the material in terms of symbolic circuits. This model makes it possible to describe not only strain hardening of the material but also its loss of strength or weakening. This model takes into account the specific features of yielding and allows one to model the accumulation of structural changes upon loading. At high strains, stress in intercalated systems appears to be lower than that in exfoliated nanocom? posites with the same filler content. This is probably related to the fact that intercalated tactoids (crystallites of layered silicates), whose interplanar spaces are occupied by polymer molecules, move in the material as individual large?sized particles, which are strongly anchored to the matrix, and this process requires higher stresses. Changes in the shape of isolated silicate platelets (in the exfoliated nanocomposites) and tactoids in the course of deformation are studied. Calculations show that various silicate platelets lose their stability, and this loss in stability is shown to depend on their orientation in the composite with respect to the direction of tensile drawing, on the number of platelets in each stack, and on the external force applied. Upon loading, the edges of silicate platelets in the tactoids are able either to come closer or move apart, depending on the orientation of platelets with respect to the direction of the external force. [ DOI ]
The effect of the physicomechanical characteristics of the polymer matrix and structure of a filler on the stress-strain behavior of polymer-montmorrilonite nanocomposites / V. A. Gerasin, M. a. Guseva, a. V. Rebrov et al. // Polymer Science, Series A. — 2009. — Vol. 51, no. 3. — P. 317–330. The stress–strain behavior of PE–Na+?montmorillonite nanocomposites is studied. The stress– strain characteristics of the composites are shown to be controlled by the structure of their nanofiller, which is formed upon melt mixing of the polymer and layered silicate (intercalated or exfoliated), the profile of the stress–strain curve of PE matrix, and the fracture mechanism (either adhesive or cohesive). In nanocompos? ites with a strong adhesive bonding between matrix and clay particles (under cohesive fracture), both the modulus and yield point are found to be markedly increased. In the case of adhesive fracture, mechanical characteristics are less improved due to debonding between matrix and filler results. For nanocomposites, experimental stress–strain characteristics are compared with theoretical estimates calculated according to the models proposed for predicting the characteristics of filled thermoplastic polymers. In some cases, exper? imental values of modulus and elongation at break appear to differ appreciably from theoretical estimates. The applied models should take into account the orientation of anisodiametric inclusions in a polymer matrix and the character of separation in the composite (adhesive or cohesive) Original Russian Text © V.A. Gerasin, M.A. Guseva, A.V. Rebrov, Yu.M. Korolev, E.M. Antipov, 2009, published in Vysokomolekulyarnye Soedineniya, Ser. A, 2009, Vol. 51, No. 3, pp. 454–468. BLEND.
Биоразлагаемые полимеры на основе полипропилена и композитных добавок / И. Н. Гоготов, В. А. Герасин, С. Х. Баразов, А. Н. Пономарёв // Пластические массы. — 2009. — Т. 5. — С. 42–48.
Влияние физико-механических характеристик полимерной матрицы и структуры наполнителя на деформационное поведение нанокомпозитов полимер-монтмориллонит / В. А. Герасин, М. А. Гусева, А. В. Ребров и др. // Высокомолекулярные соединения. Серия А. — 2009. — Т. 51, № 3. — С. 454–468. Изучено деформационное поведение нанокомпозитов ПЭ–Na+?монтмориллонит. Показано, что на механические свойства композитов влияют структура нанонаполнителя, сформировавшаяся при смешении в расплаве полимера и слоистого силиката (интеркалированная или эксфолиированная), вид кривой нагружения ПЭ?матрицы и механизм разрушения (адгезионный или когезионный). В нанокомпозитах с прочной адгезионной связью между матрицей и частицами глины (при когезион? ном разрушении) достигается существенное увеличение модуля и верхнего предела текучести. При адгезионном разрушении отслаивание матрицы от наполнителя приводит к меньшему выигрышу в механических свойствах. Сопоставлены механические свойства нанокомпозитов, определенные экспериментально и рассчитанные по моделям, предлагавшимся для прогнозирования свойств на? полненных термопластов. В некоторых случаях экспериментальные значения модуля, прочности и разрывного удлинения значительно отличаются от расчетных. Установлено, что в проанализиро? ванных моделях нужно учитывать ориентацию анизодиаметрических включений в полимерной матрице и характер расслоения в композите (адгезионный или когезионный).
Моделирование упруго-пластического поведения полиолефиновых нанокомпозитов с различной структурой слоистого наполнителя / О. К. Гаришин, А. Л. Свистков, В. А. Герасин и др. // Высокомолекулярные соединения. Серия А. — 2009. — Т. 51, № 4. — С. 610–619. Предложена феноменологическая модель, позволяющая с хорошей точностью моделировать меха? ническое поведение нанокомпозитов типа полимер–слоистый силикат в условиях конечных упру? гопластических деформаций. При построении определяющих уравнений использован подход, ос? нованный на интерпретации механического поведения материала с помощью символьных схем. Модель способна описывать не только упрочнение материала при пластическом течении, но и его разупрочнение. Предусмотрена возможность учета особенностей течения среды, что в принципе позволяет моделировать накопление в ней структурных изменений в процессе нагружения. При больших деформациях для интеркалированных систем напряжение ниже, чем для эксфолиирован? ных нанокомпозитов с той же степенью наполнения. Это связано, по?видимому, с тем, что интер? калированные тактоиды (кристаллиты слоистых силикатов), межплоскостные пространства кото? рых пронизаны молекулами полимера, движутся в материале как единые крупные частицы, хорошо связанные с матрицей, на что требуются большие усилия. Исследовано изменение формы изолиро? ванных силикатных пластин (в эксфолиированных нанокомпозитах) и тактоидов при деформиро? вании нанокомпозита. Расчетным путем обнаружена потеря устойчивости силикатных пластин на? полнителя различных типов, зависящая от их ориентации в композите по отношению к направле? нию растяжения, количества пластин в пачке и от величины приложенной силы. Под нагрузкой края силикатных пластин в тактоиде способны сближаться или расходиться в зависимости от ори? ентации пластин к направлению действия внешней силы.
Quantitative characterization of the orientation of macromolecules in intercalated nanocomposites of polyolefins/layered silicates by raman spectroscopy / E. A. Sagitova, K. A. Prokhorov, G. Y. Nikolaeva et al. // Laser Physics. — 2008. — Vol. 18, no. 7. — P. 868–881. Raman spectroscopy is used to study variations in the orientational order of macromolecules in the uniaxially drawn intercalated nanocomposites based on two polymer matrices (polyethylene (PE) and isotactic polypropylene (PP)) and a filler (modified clay (MC)). The orientation parameters of macromolecules measured using Raman spectroscopy are compared with the X-ray data. It is demonstrated that, for the uniaxially drawn PE-MC and PP-MC intercalated nanocomposites, the filler impedes the orientation along the draw direction for the macromolecules localized in the noncrystalline phase of the polymer matrix. The orientational ability of the PE and PP crystallites in nanocomposites is not affected by the filler. [ DOI ]
Биоразлагаемые полимеры на основе полигидроксиалканоатов и наночастиц глины / И. Н. Гоготов, В. А. Герасин, Я. В. Князев и др. // Пластические массы. — 2008. — № 11. — С. 40–43.
Герасин В. А. Как спасти полимер-металлические отходы // The Chemical Journal. — 2008. — № 7-8. — С. 10–13. Российскими учеными найден экономичный способ переработки кабелей.
Исследование смесей полипропилен/полиэтилен методом спектроскопии комбинационного рассеяния / Г. Ю. Николаева, К. А. Прохоров, Ю. В. Шемуратов и др. // Физико-химия полимеров. Синтез, свойства и применение: Сб. науч. тр. — Т. 13. — Тверской государственный университет Тверь, 2007. — С. 68–74. Исследованы спектры комбинационного рассеяния (КР)смесей полипропилен/полиэтилен/диблоксополимер пропилена и этилена (ПП/ПЭ/ДБС) как с различным количеством ДБС, так и с различным содержанием ПЭ и ПП.
Структура нанокомпозитов полимер / na+-монтмориллонит, полученных смешением в расплаве / В. А. Герасин, Т. Л. Зубова, Ф. Н. Бахов и др. // Российские нанотехнологии. — 2007. — Т. 2, № 1-2. — С. 90–105. Смешением в расплаве были получены нанокомпозиты на основе различных полимеров и модифицированного Na+-монтмориллонита. Изучено влияние свойств адсорбированного слоя модификатора, молекулярной массы, полярности полимера и температурного режима на структуру слоистого силиката (глины) и полимерной матрицы в нанокомпозите. Установлено, что модифицированные глины, имеющие несовершенную структуру слоя модификатора, сформированного в галереях слоистых силикатов, обладают лучшей способностью к интеркаляции полимеров, чем глины с упорядоченной структурой слоя. По мере совершенст- вования структуры слоя влияние вязкости расплава полимера на раздвижение силикатных слоев снижается. Установлено, что в слои, обладающие упорядоченной структурой, способны проникать только молекулы неполярного олигомера (например, ПЭ). При увеличении полярности полимеров уменьшается краевой угол смачивания модифицированной глины, наблюдается прямая зависимость между полярностью полимера и его способностью интеркалироваться в слоистые силикаты. Отжиг предварительно закаленных нанокомпозитов на основе кристаллизующихся полимеров приводит к изменению межпакетного расстояния в глине, тогда как в композитах на основе аморфных неполярных полимеров термообработка не влияет на расстояние между силикатными пластинами Na+-монтмориллонита. Результаты работы важны для разработки способов получения наполненных нанокомпозиционных полимерных материалов методом смешения в расплаве.
Characterization of the structure of modified clay by raman spectroscopy / K. A. Prokhorov, E. A. Sagitova, G. Y. Nikolaeva et al. // Laser Physics Letters. — 2005. — Vol. 2, no. 6. — P. 285–291. One of promising fillers for polymers, sodium mont- morillonite modified by dioctadecyldimethylammonium bromide (DODAB), has been studied by Raman spectroscopy, X-ray anal- ysis, and differential scanning calorimetry (DSC). It has been shown that an increase in theDODABcontent enlarges the height of a clay interlayer space through filling the clay interlayer gal- leries with DODAB molecules. According to both Raman and DSC data, DODAB molecules grafted to the clay can be in three different phase states depending on the modifier content. At a low DODAB content, its molecules are separated and contain a significant amount of gauche-conformers in methylene chains. At a medium content, the DODAB molecules form clusters, and the amount of trans-conformers in theDODABmethylene chains considerably increases. At a high DODAB content, its molecules are straightened and form a 2D ordered structure with either hexagonal or triclinic symmetry. [ DOI ]
Exfoliated clay-polyethylene nanocomposites obtained by in situ polymerization. synthesis, structure, properties / A. V. Ivanyuk, V. A. Gerasin, A. V. Rebrov et al. // Journal of Engineering Physics and Thermophysics. — 2005. — Vol. 78, no. 5. — P. 926–931.
Influence of the structure of a modifier layer on the compatibility of polymers with a modified montmorillonite / V. A. Gerasin, F. N. Bakhov, N. D. Merekalova et al. // Journal of Engineering Physics and Thermophysics. — 2005. — Vol. 78, no. 5. — P. 871–877. The dependence of the compatibility of a modified montmorillonite with different-polarity polymers on the structure of a modifier layer formed on the montmorillonite surface has been investigated. It is shown that the layers forming an ordered structure in the interplane spaces of the clay do not provide an exfoliation of the silicate plates of the clay or a significant intercalation of polymer chains into the interlayer space of the montmorillonite. An optimum structure of a modifier layer, providing a significant intercalation of polymer chains into the interlayer spaces of the montmorillonite and an exfoliation of the clay in its compounds with a maleinized polypropylene, obtained by mixing in a melt, has been determined.
Structure of surfactant layers formed on na+montmorillonite and compatibility of the modified clay with polyolefins / V. A. Gerasin, F. N. Bakhov, N. D. Merekalova et al. // Polymer Science, Series A. — 2005. — Vol. 47, no. 9. — P. 954–967. The adsorption of surfactants in interstack galleries of the natural layered aluminosilicate Na + montmorillonite was studied. By the methods of X-ray diffraction and computer simulation, a change in the interlayer spacing of the clay was determined and the structure of the formed layers was identified in relation to the type and amount of the modifier. Surfactants containing two long aliphatic chains form ordered clusters on the surface of silicate sheets. In these clusters, a portion of the molecules are chemically bonded to the clay, while the rest are held by van der Waals forces. As a consequence, the total amount of the compound sorbed by the clay may exceed the cation-exchange capacity of the clay mineral. The compatibility of the modified clay with polyolefins was investigated depending on the structure of the modifier layer being formed. It was demon- strated that layers with a more perfect structure do not provide exfoliation of the clay or marked intercalation of polymer chains into the interstack gallery. The optimal structure of the modifier layer was established that allowed intercalation of PE chains into the interstack galleries of the clay and even its exfoliation into the maleic anhydride-grafted PP when composites were prepared by melt mixing.
Бинарные полимерные смеси полиэтилен-поли-3-метилбутен-1, полученные полимеризацией in situ / А. В. Иванюк, Н. В. Коваль, В. А. Герасин и др. // Высокомолекулярные соединения. Серия А. — 2005. — Т. 47, № 12. — С. 2140–2145.
Влияние структуры слоя модификатора на совместимость полимеров с модифицированным монтмориллонитом / В. А. Герасин, Ф. Н. Бахов, Н. Д. Мерекалова и др. // Инженерно-физический журнал. — 2005. — Т. 78, № 5. — С. 35–40.
Структура формирующихся на na+-монтмориллоните слоев поверхностно-активных веществ и совместимость модифицированной глины с полиолефинами / В. А. Герасин, Ф. Н. Бахов, Н. Д. Мерекалова и др. // Высокомолекулярные соединения. Серия А. — 2005. — Т. 47, № 9. — С. 1635–1651.
Эксфолиированные нанокомпозиты глина-полиэтилен, полученные полимеризацией in situ. Синтез, структура, свойства / А. В. Иванюк, В. А. Герасин, А. В. Ребров и др. // Инженерно-физический журнал. — 2005. — Т. 78, № 5. — С. 87–92.
Polyethylene–na+montmorillonite nanocomposites prepared by in situ polymerization / A. V. Ivanyuk, O. I. Adrov, V. A. Gerasin et al. // Polymer Science, Series A. — 2004. — Vol. 46, no. 11. — P. 1299–1305. —Titanium complexes that are active in olefin polymerization are intercalated into intralayer galleries of a natural layered aluminosilicate, Na + montmorillonite, modified by dimethyldioctadecylammonium ions. The in situ polymerization of ethylene with intercalated complexes yields PE-modified montmorillonite nano- composites containing 4.0–44.0 wt % aluminosilicate. According to X-ray diffraction study, when the filler content is no greater than 24.0 wt %, the as-prepared nanocomposites represent exfoliated nanocomposite sys- tems. It is shown that the best combination of properties is achieved when the filler content in nanocomposites is in the range of 4.0–7.7 wt %. Compared to an unfilled PE prepared under the same conditions, the resulting nanocomposites are characterized by a higher elastic modulus, while their tensile strength and elongation at break remain at the same level.
Нанокомпозиты полиэтилен/na+-монтмориллонит, полученные полимеризацией in situ / А. В. Иванюк, О. И. Адров, В. А. Герасин и др. // Высокомолекулярные соединения. Серия А. — 2004. — Т. 46, № 11. — С. 1945–1953.
Aerobic and anaerobic microbial degradation of poly-β-hydroxybutyrate produced by azotobacter chroococcum / G. A. Bonartseva, V. L. Myshkina, D. A. Nikolaeva et al. // Applied Biochemistry and Biotechnology. — 2003. — Vol. 109, no. 1-3. — P. 285–302. Food industry wastewater served as a carbon source for the synthesis of poly-β-hydroxybutyrate (PHB) by Azotobacter chroococcum. The content of polymer in bacterial cells grown on the raw materials reached 75%. PHB films were degraded under aerobic, microaerobic, and anaerobic conditions in the presence and absence of nitrate by microbial populations of soil, sludges from anaerobic and nitrifying/denitrifying reactors, and sediment from a sludge deposit site. Changes in molecular mass, crystallinity, and mechanical properties of PHB were studied. Anaerobic degradation was accompanied by acetate formation, which was the main intermediate utilized by denitrifying bacteria or methanogenic archaea. On a decrease in temperature from 20 to 5oC in the presence of nitrate, the rate of PHB degradation was 7.3 times lower. Under anaerobic conditions and in the absence of nitrate, no PHB degradation was observed, even at 11oC. The enrichment cultures of denitrifying bacteria obtained from soil and anaerobic sludge degraded PHB films for a short time (3–7 d). The dominant species in the enrichment culture from soil were Pseudomonas fluorescens and Pseudomonas stutzeri. The rate of PHB degradation by the enrichment cultures depended on the polymer molecular weight, which reduced with time during biodegradation. [ DOI ]
Structure and deformation behavior of nanocomposites based on ldpe and modified clays / E. M. Antipov, M. A. Guseva, V. A. Gerasin et al. // Polymer Science, Series A. — 2003. — Vol. 45, no. 11. — P. 1130–1139. The effects of the type and concentration of a filler on the structure and deformation behavior ofnanocomposites based on LDPE and Na + montmorillonite (a natural clay) modified by various substrates were studied by DSC, X-ray diffraction, optical microscopy, and mechanical testing. Upon crystallization of this sys- tem from the melt, a part of the polymer crystallizes on the surface of layered silicate particles as heterogeneous nuclei, giving rise to a finely crystallite fraction and a bimodal crystallite size distribution. Layered silicate sheets always arrange parallel to the surface of an isotropic film prepared by melt molding. For the nanocom- posites, the Young modulus is higher and strength and elongation at break are lower than the analogous charac- teristics of the original polymer. The cold drawing of composite films significantly (more than two times) decreases the dimensions of crystallites, although the melting temperature of LDPE in the oriented nanocom- posite remains virtually the same as in the starting isotropic fil.
Structure and deformation behavior of nanocomposites based on polypropylene and modified clays / E. M. Antipov, A. A. Barannikov, V. A. Gerasin et al. // Polymer Science, Series A. — 2003. — Vol. 45, no. 11. — P. 1140–1152. —The effects of the type and concentration of a filler and the ratio of modifier components in the filler on the structure and deformation behavior of nanocomposites based on an isotactic PP and Na + montmorillonite (a natural clay) modified by various substrates (modifiers) were studied. Upon crystallization of this system from the melt, part of the polymer crystallizes on the surface of layered silicate particles as heterogeneous nuclei, leading to the formation a finely crystallite fraction. Crystallites of two types appear on the face and plane surfaces of clay particles. The existence of two crystal modifications of PP, α -monoclinic and β -hexago- nal, in the polymer matrix was discovered. Layered silicate sheets always arrange parallel to the surface of an isotropic film prepared by melt molding. For nanocomposites, the Young modulus is higher, the strength is equal or somewhat lower, and the elongation at break is always lower than the analogous characteristics of the pure polymer. Upon cold drawing, the dimensions of crystallites significantly decrease up to a partial amorphization of the polymer and formation of a smectic LC phase.
Структура и деформационное поведение нанокомпозитов на основе полипропилена и модифицированных глин / Е. М. Антипов, А. А. Баранников, В. А. Герасин и др. // Высокомолекулярные соединения. Серия А. — 2003. — Т. 45, № 11. — С. 1885–1899.
Структура и деформационное поведение нанокомпозитов на основе полиэтилена низкой плотности и модифицированных глин / Е. М. Антипов, М. А. Гусева, В. А. Герасин и др. // Высокомолекулярные соединения. Серия А. — 2003. — Т. 45, № 11. — С. 1874–1884.
The biodegradation of poly-beta-hydroxybutyrate (phb) by a model soil community: the effect of cultivation conditions on the degradation rate and the physicochemical characteristics of phb / G. A. Bonartseva, V. L. Myshkina, D. A. Nikolaeva et al. // Microbiology. — 2002. — Vol. 71, no. 2. — P. 221–226. The biodegradation of films made of poly-beta-hydroxybutyrate (PHB) with a molecular mass of 1500 kDa was studied using a model soil community in the presence and absence of nitrate and at different concentrations of oxygen in the gas phase. The biodegradation of PHB was investigated with respect to changes in its molecular mass, crystallinity, and some mechanical properties. Translated from Mikrobiologiya, Vol. 71, No. 2, 2002, pp. 258–263. [ DOI ]
Gerasin V. A., Kozlova N. V., Korobko A. P. Calculating surface concentration gradients from perturbed total-internal reflection spectra in adsorption bands // Журнал прикладной спектроскопии. — 1988. — Vol. 48, no. 5. — P. 778–783.
