Новые нанокомпозиты UHMWPE с графеном, полученные методом полимеризационного наполнения с использованием односайтовых катализаторов, нанесённых на дисперсии функционализированных графеновых нанослоёв

Новые семейства нанокомпозитов на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена (UHMWPE), содержащих равномерно диспергированные функционализированные графеновые (FG) нанослои, были получены методом полимеризационного наполнения (PFT). В отличие от всех других углеродсодержащих нанокомпозитов и нанокомпозитов с бемитом, FG/UHMWPE продемонстрировал необычное одновременное повышение жёсткости и относительного удлинения при разрыве, а также эффективную нуклеацию кристаллизации полиэтилена уже при содержании FG всего 1 мас. %. Нанослои FG являются сверхтонкими: их толщина составляет всего один атом углерода, а латеральные размеры достигают нескольких микрометров. Благодаря наличию поверхностных гидроксильных групп на FG отдельные нанослои FG/метилалюминоксана (MAO) могут эффективно диспергироваться в н-гептане, что обеспечивает иммобилизацию односайтового хромового катализатора (Cr1), активированного MAO, на FG. В отличие от углеродной сажи (CB) нанометрового масштаба, многостенных углеродных нанотрубок (CNT), графита и нанобемита, которым не удалось образовать стабильные дисперсии, система FG/MAO/Cr1 обеспечила наивысшую активность катализатора и превосходный контроль морфологии. При полимеризационном наполнении интеграция дисперсии наночастиц в процесс полимеризации устранила необходимость в специальных мерах безопасности и предосторожностях при обращении, которые обычно требуются при традиционном компаундировании наночастиц со сверхнизкой насыпной плотностью.