Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Układy nanohybrydowe poliuretan (PUR)/funkcjonalizowany silseskwioksan (PHIPOSS). Cz. II. Rentgenowskie badania strukturalne metodami WAXD i SAXS

Janowski B., Pielichowski K., Kwiatkowski R.

Polimery

|

2014

|

T. 59, nr 2

147--159

PL

Metodami analizy WAXD i SAXS scharakteryzowano strukturę układów nanohybrydowych poliuretan/polisilseskwioksan (PUR/POSS) o zawartości PHIPOSS: 2, 4, 6, 8 i 10 % mas. Krzywe dyfrakcyjne WAXD analizowano rozdzielając je na maksima dyfuzyjnego rozpraszania przez fazy twardą i miękką matrycy poliuretanowej badanych układów oraz pik dyfrakcyjny odpowiadający płaszczyznom krystalograficznym (101) heksagonalnej komórki elementarnej POSS. Korzystając z równania Scherrera wyznaczano wymiary D101 krystalitów POSS, uformowanych w elastomerach PUR/PHIPOSS. Stwierdzono wyraźne zróżnicowanie wartości D101 (34—22 nm) odpowiadającej różnej zawartości PHIPOSS oraz nieregularność zmian D101. Zaobserwowano też, że występujący na dyfraktogramach WAXD prepik głównego halo amorficznego przesuwa się w stronę mniejszych kątów rozpraszania wraz ze wzrostem zawartości silseskwioksanu w układzie, co odpowiada wzrostowi długości korelacji przypisanej temu pikowi, z 0,75 nm dla niemodyfikowanego PUR do ok. 1,18 nm dla elastomeru o zawartości 10 % mas. PHIPOSS. Na podstawie krzywych dyfrakcyjnych SAXS wyznaczono jednowymiarowe funkcje korelacyjne K(r) i CF(r) lamelarnej struktury nadcząsteczkowej badanych układów. Analiza tych funkcji umożliwiła określenie wielkiego okresu lamelarnej struktury nadcząsteczkowej, udziału objętościowego fazy twardej i fazy miękkiej, średniej grubości warstwy twardej i warstwy miękkiej oraz zmiany mocy rozpraszania poliuretanów hybrydowych o zawartości PHIPOSS 4 i 10 % mas. poliuretanu niemodyfikowanego. Stwierdzono, że po dokonaniu modyfikacji łańcuchów poliuretanowych cząsteczkami PHIPOSS, wielki okres lamelarnej struktury nadcząsteczkowej badanych poliuretanów nie ulega zmianie, zmniejszeniu natomiast ulega grubość warstw twardych (z 4,1 nm do 3,8—3,4 nm) i zwiększa się jednocześnie grubość warstw miękkich (z 7,0 nm do 7,4—7,8 nm). Wstosunku do niemodyfikowanego PUR, moc rozpraszania małokątowego elastomerów modyfikowanych o zawartości silseskwioksanu 4 i 10 % mas., zmniejsza się, odpowiednio, o ok. 11 % i 22 %. Efekt ten przypisano lokowaniu się krystalitów PHIPOSS w obszarach pomiędzy stosami lamelarnymi poliuretanowej matrycy nanohybrydowych elastomerów.

EN

The structure of the nanohybrid PUR/POSS systems containing 2, 4, 6, 8 and 10 wt. % PHIPOSS has been characterized by WAXD and SAXS methods. WAXD diffraction patterns of the hybrid elastomers were analyzed by deconvolution into diffuse scattering maxima of the hard phase or soft phase and the diffraction peak corresponding to the (101) crystallographic plane of the POSS hexagonal unit cell. The dimension D101 of the POSS crystallites formed in PUR/PHIPOSS elastomers, was determined using the Scherrer equation. Clear differences in the values of D101 (34—22 nm), with changes not occurring on aregular basis, were found for various PHIPOSS contents. Moreover, for all the systems investigated, it was observed that the so-called ‘prepeak' of the main amorphous halo in WAXD patterns was shifted to lower diffraction angles with an increase in PHIPOSS content. This was corresponding to an increase of correlation length associated with this peak, from 0.75 nm in case of the unmodified PUR to about 1.18 nm for the elastomer containing 10 wt.% PHIPOSS. One-dimensional correlation functions K(r) and CF(r) for the lamellar supramolecular structure of the investigated systems were determined from SAXS diffraction patterns. Based on the analysis of these functions, the following parameters have been determined: the long period of the lamellar supramolecular structure, the volume fraction and average thickness of the hard and soft phases, and the changes in the scattering power for hybrid polyurethane containing 4 and 10 wt. % of PHIPOSS compared to unmodified polyurethane. It was found that after the modification of polyurethane chains with PHIPOSS molecules the long period of the lamellar supramolecular structure of the investigated elastomers was not changed, whereas the thickness of the hard layers was reduced (from 4,1 nm to 3,8—3,4 nm) and the thickness of the soft layers was simultaneously increased (from 7,0 nm to 7,4—7,8 nm). It was also observed that the scattering power for the elastomers with POSS mass fractions of 4 and 10 % is reduced by 11 % and 22 %, respectively. This effect has been attributed to the location of PHIPOSS crystallites in the regions between the lamellar stacks in the polyurethane matrix of nanohybrid elastomers.

2

Nanostructure of some porous materials studied by SAXS.

Pająk L., Jarzębski A.B., Mrowiec-Białoń J., Bierska B.

Archiwum Nauki o Materiałach

|

2001

|

T. 22, nr 2

107-114

PL

Struktura większości materiałów porowatych jest zazwyczaj złożona. Porowatość materiałów (część objętości materiału zajmowana przez pory) może się zmieniać w szerokim zakresie, osiągając w aerożelach nawet wielkość powyżej 99%. W ostatnim dwudziestoleciu osiągnięto znaczący postep w opisie złożonych, nieuporządkowanych struktur materiałów porowatych poprzez wprowadzenie geometrii fraktalnej. Obecnie przyjmuje się, że modele fraktalne struktury por lepiej opisują rzeczywistą strukturę aniżeli klasyczne, proste modele. Metoda małokątowego rozpraszania promieni rentgenowskich (SAXS) jest szczególnie użyteczna w badaniach materiałów porowatych, niejednorodnych w skali 10-1000 angstremów. Badania struktury wybranych materiałów porowatych wykonano dla aerożeli o szkielecie zbudowanym z SiO2 i ZrO2, żelu krzemionkowego, krzemionki pirogenicznej, szkła porowatego, elektroosadzanego metalu i różnych materiałów węglowych. Natężenie małokątowego rozpraszania analizowano głównie na podstawie prawa potęgowego rozpraszania. Podano przykłady materiałów porowatych o strukturze typu fraktali masowych, powierzchniowych i porowych. Wyznaczono odpowiednio wartości masowych, powierzchniowych i porowych (Dm, Ds i Dp) wymiarów fraktalnych.

EN

The structure of most porous materials is quite complex. The porosity of materials (total volume fraction of material occupied by pores) can vary in a very broad range, from much less than 1% up to more than 99% in the case of aerogels. In the last two decades the characterisation of the complex, disordered structure of porous materials has made a milestone progress owing to the use of fractal geometry. At present it is generally accepted that the fractal models of pore structure describe the real structure better than the classical models which assume the existence of macro-, meso- and micropores of simple geometry. The small-angle X-ray scattering (SAXS) method is specially useful in the studies of porous materials in the length scale 10-1000 angstroms. The SAXS studies were performed on dry, porous materials like silica and zirconia aerogels, conventional silica gel, fumed silica, porous glass, electrodeposited metal and different carbonaceous materials. The scattering intensities I(q) were tested mainly in terms of power-law equation . The examples of porous materials with mass, surface and pore fractal morphology are given. Mass surface and pore fractal dimensions (Dm, Ds and Dp) were estimated, respectively.

3

Analiza materiałów na elektrody grafitowe metodą SAXS.

Janczura E., Bierska B., Łągiewka E., Pająk L.

Archiwum Nauki o Materiałach

|

2000

|

T. 21, nr 1

47-62

PL

Metodę małokątowego rozpraszania promieni rentgenowskich zastosowano w analizie struktury porów materiałów używanych na poszczególnych etapach produkcji elektrod węglowych. Niespełnienie przybliżeń Guiniera i Poroda wszystkich badanych w niniejszej pracy materiałów węglowych wskazuje jednoznacznie na ich złożoną, nieuporządkowaną strukturę porowatą. Wykazano istnienie rozgałęzionej sieci porów (opisanej fraktalem porowym) w materiałach wyjściowych i po początkowych etapach procesu technologicznego. Szorstką powierzchnię graniczną faza stała-pory (opisaną fraktalem powierzchniowym) stwierdzono w wyrobie finalnym, wykorzystywanym w produkcji elektrod węglowych.

EN

Small-angle X-ray scattering method was applied for the analysis of pore structure of materials on particular stages of graphite electrode production. Both Guinier and Porod approximations in all the studied materials are not obeyed. This explicitly points to the complex and disordered structure of pores. The existence of ramified pore networks (described by pore fractals) for both the starting materials and the materials after preliminary stages of technological process was observed. Moreover, a rough pore-solid interface was found in the final material used for graphite electrode production.

4

Badania grubości warstwy pośredniej w materiałach porowatych metodą SAXS.

Pikus S., Kobylas E.

Archiwum Nauki o Materiałach

|

1999

|

T. 20, nr 3

177-190

PL

Metodę SAXS zastosowano do wyznaczania grubości warstwy pośredniej w szkłach porowatych pokrytych warstwą dekstranowo-poliiminową. Materiały te rokują nadzieję na powszechne ich wykorzystanie w wielu dziedzinach nauki i przemysłu. Często na swojej powierzchni wykazują istnienie warstwy pośredniej. W pracy szczegółowo omówiono podstawy teoretyczne różnych sposobów analizy efektu SAXS w materiałach z warstwą pośrednią. Wykazano dużą dokładność oznaczania metodą SAXS grubości tej warstwy w badanych materiałach porowatych. Na podstawie uzyskanych wyników badań dwiema metodami wyznaczania grubości warstwy pośredniej dla różnych materiałów stwierdzono, że istnieje wpływ zmian przebiegu gęstości elektronowej w warstwie na dokładność otrzymanych wyników.

EN

A series of porous glasses covered with polysaccharide-polyimine copolymers were studied by SAXS method. These materials can be employed in many fields of science and industry. In the studied materials the transition layer was found on the surface of the polymer. The paper presents the theoretical concepts of the SAXS effect analysis for materials with transition layer. Excellent precision for transition layer thickness estimation by SAXS method was confirmed. The SAXS results of transition layer thickness determination obtained in two different ways allowed to examine the influence of electron density changes in transition layer on the precision of SAXS measurements.