Внешне новый материал почти не отличается от исходного полиэтилена, зато существенно превосходит его по жесткости, теплостойкости и огнестойкости. Новый композит более жесткий, а главное, он гораздо лучше сопротивляется повышенной температуре – меньше деформируется при нагреве и хуже горит.
Эти особенности композиту придает слоистый минерал с экзотическим названием монтмориллонит, от имени местечка Монморийон во Франции. Минерала в композите совсем немного, но чтобы ввести эти несколько процентов в матрицу полимера, авторам пришлось немало потрудиться. Зато элегантный метод синтеза, который они предложили, позволяет решить задачу, прежде казавшуюся неразрешимой – не только соединить в единое целое полимер и наполнитель совершенно разной химической природы, но и сохранить при этом слоистую структуру минерала.
Наполнитель, который использовали русские ученые, – это минерал, состоящий из множества слоев, как толстый фолиант из множества листов, разве что не связанных между собой. Авторы взяли не природный минерал, а несколько измененный: расстояние между отдельными слоями у него побольше, чем у исходного, а поверхность слоев модифицирована – часть катионов натрия заменена на органические, более гидрофобные катионы. Но как ввести этот наполнитель в полимерную матрицу так, чтобы минерал был равномерно в ней распределен, а его слоистая структура сохранилась? Просто нагреть и размешать не получится. Но можно, как выяснилось, сначала пропитать минерал катализатором (ввести его в межслоевое пространство за счет адсорбции), а затем провести полимеризацию этилена.
Ученые тщательно изучили структуру полученного материала и его свойства. Любопытно, что среди многих методов исследования они применили, причем впервые, метод рассеивания очень холодных (грубо говоря, очень медленных) нейтронов. Стало понятно, что, используя различные модификации минерала и параметры синтеза, можно получить материал с заданной структурой и свойствами (в разумных пределах, разумеется).
Во всяком случае, введение всего 1-3 объемных процентов монтмориллонита позволяет существенно понизить (по сравнению с полиэтиленом) газопроницаемость и горючесть полученного композита и повысить его термостабильность. Ну, а если он все-таки загорается, то горит не как факел, а медленно превращаясь как бы в слоистый уголек, сообщает агентство научных новостей "Информнаука".
