СИНТЕЗ ПОЛИСТИРОЛЬНЫХ МИКРОСФЕР, СОДЕРЖАЩИХ НА ПОВЕРХНОСТИ НАНОЧАСТИЦЫ ОКСИДА ЦИНКА

 

Серхачева Н.С.,¹ Ширякина Ю.М.²,Гервальд А.Ю.³

¹ Московский государственный университет тонких химических технологий имени М.В. Ломоносова,

Москва, Россия.

Аспирант 1г.

[email protected]

² Московский государственный университет тонких химических технологий имени М.В. Ломоносова, Москва, Россия. Молодой учёный.

³ Московский государственный университет тонких химических технологий имени М.В. Ломоносова, Москва, Россия. Молодой учёный.

Научный руководитель: Прокопов Н.И.

 

На сегодняшний день в химии и технологии полимерных материалов одним из приоритетных направлений является создание композиционных материалов на основе полимеров и неорганических наночастиц. Традиционные способы модификации полимерных материалов неорганическими наночастицами имеют много существенных недостатков, что обусловлено сложностью обеспечения агрегативной устойчивости частиц, нежелательным увеличением вязкости смесей при высоких концентрациях и отсутствием равномерного распределения наполнителя.

От выбора механизма и условий синтеза зависят свойства будущего композиционного полимерного материала. Интересы многих исследователей лежат в области создания полимеров, модифицированных различными неорганическими высокодисперсными частицами: магнитными, полупроводниковыми, благородных металлов (серебра, золота, платины, палладия). Гетерофазная полимеризация является одним из наиболее эффективных методов введения (иммобилизации) твердых частиц в субмикронные частицы. Таким способом иммобилизовывали в полимерную матрицу глины, известняк, окись алюминия, диоксид кремния, сажу и магнитные материалы. Неорганические частицы использовали в качестве зародышей для формирования полимерных частиц.

В литературе последних лет сделан вывод о том, что наиболее целесообразно иммобилизировать неорганические твердые частицы в эмульсии, состоящие из микрокапель мономера.

Цель работы состояла в получении полимерных микросфер с наночастицами оксида цинка на поверхности, методом гетерофазной полимеризации.

Были определены условия синтеза полистирольных микросфер, содержащих на поверхности наночастицы оксида цинка. Показано, что стабильную дисперсию наночастиц оксида цинка в стироле с содержанием оксида цинка 13,3 % масс. в расчёте на мономер можно получить при минимальной концентрации олеиновой кислоты равной 1,5 % масс. в расчёте на мономер. Предложена методология проведения полимеризации стирола в присутствии наночастиц оксида цинка, позволяющая получить полистирольные микросферы с иммобилизированными на их поверхности наночастицами. Изучены кинетические закономерности полимеризации стирола в присутствии наночастиц оксида цинка и показано, что они соответствуют обычно наблюдаемым при гетерофазной полимеризации. Установлено, что для получения полистирольных микросфер с иммобилизированными на их поверхности наночастицами оксида цинка необходимо, чтобы в формировании их межфазных адсорбционных слоёв участвовали полимер, ПАВ, со-ПАВ и наночастицы оксида цинка. В результате в межфазных адсорбционных слоях полимерных микросфер формируются электростатический и структурно-механический факторы стабилизации, обеспечивающие их устойчивость в процессе синтеза и эксплуатации. Показано, что полистирольные микросферы, содержащие в поверхностном слое наночастицы оксида цинка, обладают антибактериальной активностью.

Применение композитных микросфер на основе полистирола и наночастиц оксида цинка представляет интерес для различных современных технологий: каталитические процессы, создание газовых сенсоров, оптических прозрачных светофильтров, ультрафиолетовых фильтров, жидкокристаллических экранов, а также применение, благодаря антибактериальным свойствам, в биомедицине [1].

 

Литература:

 

1. Morkoç, H., Özgür. Ü. Zinc Oxide Fundamentals, Materials and Device Technology – Weinheim: Wiley-VCH, 2009, 488 p.