Композиты на основе различных форм целлюлозы с органическими полимерами и наноразмерными частицами переходных металлов

Нанокристаллическая целлюлоза (НКЦ) традиционно используется как армирующий элемент при создании биоразлагаемых композитов. В последние годы исследования свойств композитов НКЦ с полимерами внесли значительный вклад в разработку биоразлагаемых и биосовместимых материалов, а также функциональных материалов с полезными свойствами. Благодаря большой удельной площади поверхности, наличию восстановительных функциональных групп, НКЦ находит также широкое применение в качестве матрицы при синтезе наночастиц металлов и их оксидов. С точки зрения совместимости полимер-наполнитель выбор полимерной матрицы всегда имеют решающее значение, поскольку гидрофильная природа НКЦ ограничивает области ее применения гидрофильными или полярными средами. Однако свойства НКЦ обеспечивают возможность значительной модификации ее поверхности за счет поверхностных гидроксильные группы, обладающих высокой реакционной способностью. Способы модификации поверхности НКЦ условно делятся на две группы: поверхностная модификация путем физической адсорбции поверхностно-активных веществ, заряженных частиц, полимеров или полиэлектролитов; химическая модификация, включающая этерефикацию, окисление, введение силильных групп, прививку полимера и т.д. Модификация НКЦ позволяет значительно расширить выбор полимерных матриц для создания композитов, в частности, диспергировать наноцеллюлозу в гидрофобных полимерах. Альтернативным подходом в получении нанокомпозитов НКЦ с гидрофобными полимерами является модификация поверхности полимера. Одним из наиболее перспективных и современных методов модификации поверхности полимера является воздействие низкотемпературной плазмы, которое позволяет значительно изменить свойства поверхности. Цели данной работы: получить биоразлагаемые композиты НКЦ с гидрофобными биосовместимыми полимерами (поликапролактоном (ПКЛ) и сополимером поли-3-гидроксибутирата-3-гидроксивалерата (ПГБВ)) и изучить их механические, термические, сорбционные свойства; оптимизировать условия пиролиза целлюлозы с целью получения углеродных композитов с наночастицами металлов и/или их оксидов с заданными свойствами. Планируется провести модификацию НКЦ посредством физической адсорбции водорастворимых амфифильных полимеров (поливинилпирролидона (ПВП) и полиакриламида (ПАА). Будет изучено влияние модификации поверхности НКЦ на совместимость с гидрофобными полимерными матрицами. В работе будет проведена также модификация поверхности гидрофобных полимеров (ПКЛ и ПГБВ) посредством плазмохимической обработки. Новым подходом к получению композитов НКЦ с гидрофобными полимерами является комплексное использование физически или химически модифицированной НКЦ и модифицированиого в результате плазмохимической обработки гидрофобного полимера.