MODIFICARI CHIMICE PE SUPRAFATA NANOPARTICULELOR DE CARBON

Modificari chimice pe suprafata nanoparticulelor de carbon

Negrul de fum (nanoparticule de carbon=NPC) este larg utilizat in domeniul lacurilor de acoperire, materialelor composite, aceste aplicatii necesitand o dispersare a particulelor de carbon(PC) in matricea sau in solvent.

Dispersabilitatea NPC in rasini si solventi poate fi semnificativ imbatranita prin grefare de polimeri pe suprafata PC[12] .

Doua metode sunt in general utilizate pentru formarea de legaturi covalente intre PC si polimer[13] .

a ) "Grefare pe" particula de carbon a polimerului - macromolecule reactive se ataseaza pe particula de carbon;

b) "Grefare de la" particula de carbon - suprafata particulei de carbon contine un centru activ care declanseaza polimerizarea, polimerul crescand pe particula de carbon.

Lacurile de acoperire pe baza de apa, in care apa joaca rolul de solvent sau mediu de dispersie, au avantajul unui grad de poluare scazut, pret scazut in timp o buna calitate a produsului final. Din pacate pentru pigmenti ca negrul de fum (NPC) este foarte dificila dispersarea acestora in mediu apos.

Pentru cresterea dispersitatii in mediu apos este necesara introducerea de grupe hidrofile pe suprafata particulelor de carbon.

Al doilea tip de reactii de tratare a NPC se face, mai ales in cazul compozitelor, cu scopul introducerii de grupe functionale compatibile chimic cu rasina. Noile grupe functionale permit (intermediaza) legarea chimica a nanoparticulelor de carbon cu rasina, conducand la compozite cu proprietati fizico-chimice redicate, incomparabil mai bune decat compozitele ce utilizeaza nanoparticule de carbon netratate.

Principalele metode de introducere a grupelor functionale pe suprafata particulelor de carbon sunt prezentate in fig 16.

Figura 13. Principalele metode de introducere a grupelor functionale

pe suprafata particulelor de carbon.

Uneori, aceste reactii constituie un prim pas in funcsionalizarea nanoparticulelor de carbon, in unele cazuri fiind necesara o insiruire de reactii pana la introducerea grupei functionale de interes.

Scopul principal al prezentarii lucrarii este introducerea de grupe OH pe suprafata PC din doua motive:

cresterea dispersabilitatii in lacuri de acoperire pe baza de apa;

utilizarea PC cu grupe OH ca precursor pentru introducerea altor grupe functionale.

Exemple de reactii ale particulelor de carbon cu grupe OH sunt prezentate in Figura 17.

Figura 14. Reactii ale particulelor de carbon avand grupe OH.