Структура и свойства многослойных нанокомпозиционных покрытий поливинилового спирта с наночастицами оксида алюминия

Abstract

Создание нанокомпозиционных полимер-неорганических материалов, изучение их морфологии и механических свойств на наноуровне актуальны в области разработки новых материалов различного функционального назначения, в том числе медицинского. В результате проведенных исследований разработана методика получения одно- и многослойных пленок поливинилового спирта и композиционных полимерных покрытий с наночастицами оксида алюминия методом спин-коатинга. Показано, что оптимальное массовое содержание наночастиц оксида алюминия в суспензии для получения однородных композиционных покрытий составляет 0,625 %. На основании данных о структурно-морфологических и механических свойствах сформированных покрытий, полученных методом атомно-силовой микроскопии, установлено, что увеличение количества слоев композиционных покрытий приводит к росту числа конгломератов, что, в свою очередь, повышает шероховатость поверхности пленок. Модуль упругости однослойных пленок поливинилового спирта составляет (509,5 +- 10 %) МПа. В случае пленок композиционных покрытий с наночастицами оксида алюминия изменения модуля упругости установлены для многослойных покрытий: увеличение до 559,0 МПа (5 слоев) и уменьшение до 415,2 МПа (10 слоев). Модуль упругости исследуемых однослойных покрытий значительно снижается в диапазоне 20−40 ºС. Наименьшие значения после воздействия температур определены для пленок с наночастицами (236,2 +- 10 %) МПа. Нанокомпозиты демонстрируют рост краевого угла смачивания с увеличением количества слоев композиционных покрытий до 20. Последующий рост толщины покрытий (количества слоев) приводит к увеличению гидрофильности нанокомпозитов. Разработанные составы нанокомпозиционных пленок перспективны в качестве сорбционных покрытий.