Коллектив ученых из Института общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН, Института физиологически активных веществ РАН (в составе ФИЦ ПХФ и МХ РАН), Петербургского института ядерной физики им. Б.П. Константинова и Объединенного института ядерных исследований (ОИЯИ) разработал новый метод получения аэрогелей из нейлона (полиамида 6,6). Результаты работы, поддержанной грантом РНФ (23-73-00028), опубликованы в Journal of Polymer Research.
Как правило, полимерные аэрогели – высокопористые полимеры – на основе термопластов получают из соответствующих лиогелей методом сверхкритической сушки в диоксиде углерода, при этом ключевой стадией синтеза является полимеризация мономеров и получение полимерных гелей. Альтернативным, но достаточно редко встречающимся методом синтеза монолитных гелей полимеров является их диспергирование в определенном растворителе с получением прозрачного золя и последующее гелирование коллоидного раствора. Этот метод интересен с точки зрения вторичной переработки полимерных изделий и создания на их основе новых высокопористых материалов.В рамках проведенного исследования ученые впервые применили такой альтернативный подход к получению гелей и – далее – аэрогелей, с использованием наиболее распространенного промышленного полимера – нейлона. Для синтеза монолитных и достаточно прочных гелей потребовалось только медленно охладить горячие (130 ⁰С) растворы нейлона в диметилацетамиде с добавкой хлорида лития. Сушка гелей в сверхкритическом CO₂ позволила получить монолитные пористые материалы с удельной поверхностью до 70 м²/г, удельной пористостью до 0.4 см³/г и общей пористостью до 90%.
Авторы работы установили, что текстурные свойства материала определяются концентрацией исходного коллоидного раствора полимера, которую можно варьировать в диапазоне до 30 мас.%. Ученым также удалось обнаружить, что пористые полимеры обладают заметно более высокой степенью кристалличности по сравнению с исходным нейлоном. Это было подтверждено тремя независимыми методами, включая ИК-спектроскопию, гелиевую пикнометрию и рентгеновскую дифракцию. На основе выполненного исследования была предложена модель анализа структуры пористого нейлона методом малоуглового рассеяния рентгеновского излучения.
Новость о работе подготовлена ИОНХ РАН для проекта «Виртуальный музей химии: продолжение осмотра» при грантовой поддержке Минобрнауки России в рамках федерального проекта «Популяризация науки и технологий». Проект выполняется в рамках Десятилетия науки и технологий.
