МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«БАШКИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

(БашГУ)

Химический факультет

Кафедра высокомолекулярных соединений

и общей химической технологии

Специализация «Химическая технология»

Выпускная квалификационная работа специалиста

ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ С НАНОДИСПЕРСНЫМ ПОЛИЭТИЛЕНОМ В КАЧЕСТВЕ СВЯЗУЮЩЕГО

Работа допущена к защите	Выполнил:
Заведующий кафедрой	Студент(ка) 5 курса, гр. Е
Прочухан Ю.А. д.х.н., профессор	дневного отделения
______________________________	Зиганшина Фания Буляковна
(подпись)	___________________________
«____»______________20 __ г.	(подпись)
Научный руководитель:
Базунова М.В. канд. хим. наук, доцент
___________________________
(подпись)

Уфа 2012

СОДЕРЖАНИЕ

Введение 3

Глава 1. Литературный обзор

1. Выбор компонентов нанокомпозитов 7

1.1 Нанодисперсный полиэтилен низкой плотности в качестве связующего 7

1.2 Перспективы использования в ПКМ углеродных материалов 9

1.3 Сорбционно-активные композиты на основе целлюлозы и полимерных связующих 11

Глава 2. Обсуждение результатов

2.1 Исследование размеров, дисперсности и поверхностных свойств частиц порошка ПЭНП, полученного методом ВТСИ 14

2.2 Подбор условий формования сорбентов на основе смесей порошков ПЭНП, ЦЗ и ультрадисперсных углеродных материалов 15

2.3 Сорбционные свойства углерод – полимерных композитов по сконденсированным парам летучих жидкостей 18

2.4 Белковосвязывающая активность углерод - полимерных композитов 22

Глава 3. Экспериментальная часть

3.1 Исходные материалы 25

3.2 Методика определения коэффициента водопоглощения композитов 26

3.3 Методика определения адсорбционной емкости сорбентов в статических условиях по сконденсированным парам бензола, н-гептана, ацетона, воды 26

3.4 Получение модельного раствора альбумина 27

3.5 Определение сорбционной способности таблетированных композитов на основе порошков нанодисперсного полиэтилена, активированного углеродного волокна, целлюлозы и активированного угля в отношении альбумина 28

Выводы 29

Список использованной литературы 30

Введение

Актуальность работы. Полимерные нанокомпозиты имеют уникальные свойства и находят широкое применение во многих областях науки и техники. При решении задач охраны окружающей среды, в медицине, в процессах очистки и осушки углеводородных газов незаменимыми являются эффективные сорбенты, в том числе и полимерные нанокомпозиты, полученные на основе доступного сырья.

Объект и предмет исследования. Для получения сорбентов, сочетающих и высокую сорбционную активность, и удобство в применении, предложены формованные полимерные композиты на основе смесей порошков активированного углеродного волокна (АУВ) (размеры частиц 5-50 мкм), нанодисперсного полиэтилена низкой плотности (ПЭНП) (размеры частиц 80-150 нм), активированного угля (АУ) и целлюлозы (ЦЗ) (размеры частиц менее 110 мкм).

При формовании композитов в качестве исходных материалов использовались именно порошковые компоненты, в том числе и связующее (ПЭНП), т.к. формование из расплава смесей полимера с активными компонентами имеет существенные недостатки: расплав при высоких степенях наполнения теряет текучесть, при низких же степенях наполнения невозможно достичь необходимой функционализации материала. ПЭНП обеспечивает гидрофобность и механическую прочность сорбентов.

Цель работы: разработка способов получения и изучение сорбционных свойств композитов на основе смесей порошков нанодисперсного полиэтилена низкой плотности, целлюлозы, активированного углеродного волокна и активированного угля

Для достижения цели поставлены следующие задачи:

1. Определить размеры, дисперсность и поверхностные свойства частиц порошка ПЭНП, полученного методом высокотемпературного сдвигового измельчения (ВТСИ) [1, 2, 3];

2. Провести подбор условий формования и исследовать свойства формованных сорбентов на основе смесей порошков ПЭНП, АУВ, ЦЗ и активированного угля.

Методология и категориальный аппарат исследования. При проведении работы использованы современные исследовательские приемы и методы научного исследования. Диспергирование гранул ПЭНП и древесных опилок проведено методом ВТСИ. При определении размера частиц наноматериалов использовалась электронная сканирующая микроскопия.

Теоретическая ценность и прикладная значимость результатов. Использование нанодисперсного ПЭНП в качестве связующего позволило получить формованные композиционные материалы с приемлемыми сорбционными свойствами. Варьирование соотношения компонентов композиций на основе трехкомпонентных и четырёхкомпонентных смесей порошков ПЭНП, АУВ, целлюлозы и углеродных материалов приводит к достижению селективности сорбционных свойств по парам определённых летучих жидкостей. Эти факты позволяют утверждать, что предлагаемые композиты целесообразно применять при разделении и очистке газовых и паровых смесей различной природы.

Данные о белковосвязывающей активности позволяют рекомендовать полученные образцы для использования в качестве энтеросорбентов и для очистки сточных вод от токсикантов белковой природы.