72145

dzy dwoma kolejnymi płytkami zwana z ang. gaUery lub interlay-er wynosi ok. 0,3 nm. W przestrzeni między płytkami znajdują się jony m.in. wapnia, sodu, potasu, które neutralizują ujemny ładunek płytek. Suma grubości płytki i odległości między dwoma płytkami kolejnymi zwana jest wymiarem podstawowym, jest oznaczana symbolem d-sparing i wynosi 1,26 nm. Pięć do dziesięciu równoległych wzajemnie płytek, połączonych siłami van der Waalsa tworzy cząstkę pierwotną montmorillonitu o całkowitej grubości 7-12 nm. Z cząstek tych formują się aglomeraty o wymiarach 200-1000 nm. Mikrostrukturę montmorillonitu przedstawiono na rys. 2.

Dyfraktogramy montmorillonitu składają się z szeregu ostrych pików, z których pik odpowiadający rozproszeniu na płaszczyźnie sieciowej 001 występuje przy kącie 2© wynoszącym ok. 8°. co odpowiada wymiarowi podstawowemu wynoszącemu ok. 1,3 nm. Powierzchnia właściwa zdyspergowanego montmorillonitu wynosi ok. 700 m²/g. Ta właściwość jak również duży współczynnik wymiany jonów CEC (cation exchange capacity). wynoszący od 80 do 150 meq/100 g spowodowały podjęcie prac naukowych, mających na celu zastosowanie montmorillonitu jako składnika nanokompozytów polimerowych. Ma on jednak właściwości hydrofitowe ' i jest trudno mieszalny z większością polimerów, szczególnie z polimerami niepolamymi. Powoduje to konieczność modyfikowania jego właściwości powierzchniowych. Jedną z metod takiego modyfikowania jest wymiana jonów sodu, wapnia i potasu, znajdujących się między płytkami montmorillonitu na np. jony alkiloamoniowe, przy czym rodzaj podstawianych jonów zależy od rodzaju napełnianego polimeru. Wymiana taka jest możliwa z uwagi na dużą wartość CEC i powoduje głównie zwiększenie odległości między płytkami do ok. 2,6 nm, zmniejszenie swobodnej energii powierzchniowej, poprawę zwilżalności i tym samym ułatwia dyspersję płytek montmorillonitu w osnowie polimeru. Zarówno odległość między płytkami modyfikowanego montmorillonitu jak również wzajemne usytuowanie podstawianych jonów ztileią głównie od wartości współczynnika wymiany jonów, od długości łańcuchów tych jonów oraz od temperatury i czasu trwania procesu modyfikowania. Ujemny ładunek warstw krzemowych powoduje, że mające ładunek dodatni głowy podstawianych jonów zajmują miejsce przy powierzchni płytki, natomiast alifatyczne ogony tych łańcuchów unoszą się w przestrzeni między płytkami, łańcuchy te mogą wzajemnie tworzyć monowarstwy, mogą na siebie zachodzić lub zajmować położenie prawie prostopadłe względem powierzchni płytki. Rys. 3 przedstawia schematycznie teoretyczną strukturę jonów alkiloamoniowych w przestrzeni między frytkami montmorillonitu.

Znane są wyniki badań, które wskazują, że stopień dyspersji płytek montmorillonitu można znacznie poprawić poprzez zastosowanie dodatkowego składnika, mającego wbudowane grupy polarne i spełniającego funkcję kompatybilizatora między polimerem a nanonapełniączem^w. Kompatybilizator spełnia dwie podstawowe funkcje: ułatwia dyspersję cząstek nanonapełniacza w osnowie polimeru oraz powoduje powstanie wiązań chemicznych między cząstkami nanonapełniacza a polimerem. W zastosowaniach praktycznych jako kompatybilizatory najczęściej stosowane są polimery funkcjonałizowane związkami zawierającymi nienasycone monomery funkcyjne, tj. np. kwasem akrylowym lub bezwodnikiem maleinowym. W wyniku funkcjonalizowania niepolamego polipropylenu, do pojedynczych łańcuchów tego polimeru zostają przyłączone pierścienie bezwodnikowe nadając tym łańcuchom polarny charakter, przy czym procesowi funkcjonalizowania towarzyszą uboczne procesy sieciowania lub degradacji⁷'. Proces funkcjonalizowania jest zdecydowanie bardziej skuteczny, jeżeli jest prowadzony w obecności inicjatora, którym może być np. nadtlenek dikumylu.

W zależności od otrzymanej struktury nanokompozytu wyróżnia się nanokompozyty interkalacyjne. w których płytki nanonapełniacza są rozdzielone pojedynczymi łańcuchami polimeru, ale zachowują swoją powtarzalną strukturę warstwową, oraz nanokompozyty eksfoliacyjne zwane też delaminowanymi, w których