Structure and dynamics of polymer-layered silicate nanocomposites

Chemistry of Materials

Volumn 8, Issue 8, 1996, Pages 1728-1734

  Krishnamoorti, Ramanan ^a   Vaia, Richard A ^a,b   Giannelis, Emmanuel P ^a  

^a Cornell University   (United States)

^b AIR FORCE RESEARCH LABORATORY   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

EID: 0038187190     PISSN: 08974756     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/cm960127g     Document Type: Review

References (76)

1. (a) Giannelis, E. P.; Mehrotra, V.; Tse, O. K.; Vaia, R. A.; Sung, T.-C. In Synthesis and Processing of Ceramics: Scientific Issues; Rhine, W. E., Shaw, M. T., Gottshall, R. J., Chen, Y., Eds.; MRS Proceedings, Pittsburgh, PA, 1992; pp 249, 547.
2. (b) Wang, M. S.; Pinnavaia, T. J. Chem. Mater. 1994, 6, 2216.
3. (c) Aranda, P.; Ruiz-Hitzky, E. Chem. Mater. 1992, 4, 1395.
4. (d) Messersmith, P. B.; Stupp, S. I. J. Mater. Res. 1992, 7, 2599.
5. (e) Nazar, L. F.; et al. In Solid State Ionics II; MRS Proceedings, Pittsburgh, PA, 1991; p 210.
6. (f) Lemmon, J. P.; Lerner, M. M. Chem. Mater. 1994, 6. 207.
7. (g) Wu, J.; Lerner, M. M. Chem. Mater. 1993, 5, 835.
8. (h) Ding, Y.; Jones, D. J.; Maireles-Torres, P.; Roziere, J. Chem. Mater. 1995, 7, 562.
9. (i) Mehrotra, V.; Giannelis, E. P. In Polymer Based Molecular Composites; Shaefer, D. W., Mark, J. E., Eds.; MRS Proceedings, Pittsburgh, PA, 1990; p 171.
10. (j) Mehrotra, V.; Giannelis, E. P. Solid State Commun. 1991, 77, 155.
11. (k) Mehrotra, V.; Giannelis, E. P. Solid State Ionics 1992, 51, 115.
12. (a) Pinnavaia, T. J. Science 1983, 220, 365.
13. (b) Theng, B. K. G. The Chemistry of Clay-Organic Reactions; John Wiley and Sons: New York, 1974.
14. (c) Theng, B. K. G. Formation and Properties of Clay Polymer Complexes; Elsevier: New York, 1979.
15. (d) Solomon, D. H.; Hawthorne, D. G. Chemistry of Pigments and Fillers; Krieger: Malabar, FL, 1991.
16. (e) Whittingham, M. S.; Jacobson, A. J., Eds. Intercalation Chemistry; Academic Press: New York, 1982.
17. (a) Cao, G.; Mallouk, T. E. J. Solid State Chem. 1991, 94, 59.
18. (b) Pillion, J. E.; Thompson, M. E. Chem. Mater. 1991, 3, 777.
19. (c) Kanatzidis, M. G.; Wu, C.-G.; Marcy, H. O.; DeGroot, D. C.; Kannewurf, C. R. Chem. Mater. 1990, 2, 222.
20. (d) Liu, Y. J.; DeGroot, D. C.; Schindler, J. L.; Kannewurf, C. R.; Kanatzidis, M. G.; Chem. Mater. 1991, 3, 992.
21. (e) Kanatzidis, M. G.; Wu, C.-G; DeGroot, D. C.; Schindler, J. L.; Benz, M.; LeGoff, E.; Kannewurf, C. R. In NATO ASI. Chemical Physics of Intercalation II; Fisher, J., Ed.; Plenum Press: New York, 1993.
22. (f) Kato, C.; Kuroda, K.; Takahara, H.; Clays and Clay Miner. 1981, 29, 294.
23. (g) Ogawa, M.; Kuroda, K.; Kato, C.; Clay Sci. 1989, 7, 243.
24. (h) Fukushima, Y.; Okada, A.; Kawasumi, M.; Kurauchi, T.; Kamigaito, O. Clay Miner. 1988, 23, 27.
25. (i) Liu, Y.-J.; Schindler, J. L.; DeGroot, D. C.; Kannewurf, C. R.; Hirpo, W.; Kanatzidis, M. G. Chem. Mater. 1996, 8, 525.
26. Lan, T.; Kaviratna, P. D.; Pinnavaia, T. J. Chem. Mater. 1995, 7, 2144.
27. Giannelis, E. P. Adv. Mater. 1996, 8, 29.
28. Vaia, R. A.; Vasudevan, S.; Krawiec, W.; Scanlon, L. G.; Giannelis, E. P. Adv. Mater. 1995, 7, 154.
29. Vaia, R. A.; Ishii, H.; Giannelis, E. P. Chem. Mater. 1993, 5, 1694. Vaia, R. A. Doctoral Thesis, Cornell University, 1995.
30. Vaia, R. A.; Ishii, H.; Giannelis, E. P. Chem. Mater. 1993, 5, 1694. Vaia, R. A. Doctoral Thesis, Cornell University, 1995.
31. Vaia, R. A.; Teukolsky, R. K.; Giannelis, E. P. Chem. Mater. 1994, 6, 1017.
32. Burnside, S. D.; Giannelis, E. P. Chem. Mater. 1995, 7, 1597.
33. Vaia, R. A.; Giannelis, E. P. Macromolecules, submitted.
34. Vaia, R. A.; Jandt, K. D.; Kramer, E. J.; Giannelis, E. P. Macromolecules 1995, 28, 8080. Vaia, R. A.; Jandt, K. D.; Kramer, E. J.; Giannelis, E. P. Chem Mater., submitted.
35. Vaia, R. A.; Jandt, K. D.; Kramer, E. J.; Giannelis, E. P. Macromolecules 1995, 28, 8080. Vaia, R. A.; Jandt, K. D.; Kramer, E. J.; Giannelis, E. P. Chem Mater., submitted.
36. Wong, S.; Vasudevan, S.; Vaia, R. A.; Giannelis, E. P.; Zax, D. J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 7568. Wong, S.; Vasudevan, S.; Vaia, R. A.; Giannelis, E. P.; Zax, D. Solid State Ionics, in press.
37. Wong, S.; Vasudevan, S.; Vaia, R. A.; Giannelis, E. P.; Zax, D. J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 7568. Wong, S.; Vasudevan, S.; Vaia, R. A.; Giannelis, E. P.; Zax, D. Solid State Ionics, in press.
38. Vaia, R. A.; Sauer, B. B.; Tse, O. K.; Giannelis, E. P. J. Polym. Sci., Part B: Polym. Phys. submitted.
39. Krawiec, W.; Scanlon, L. G.; Fellner, J. P.; Vaia, R. A.; Vasudevan, S.; Giannelis, E. P. J. Power Sources, in press.
40. Brindley, S. W.; Brown, G., Eds. Crystal Structure of Clay Minerals and their X-ray Diffraction, Mineralogical Society; London, 1980. Güven, N. In Hydrous Phyllosilicates. Bailey, S. W., Ed.; Mineralogical Society of America: Washington, DC, 1988, pp 497-560.
41. Brindley, S. W.; Brown, G., Eds. Crystal Structure of Clay Minerals and their X-ray Diffraction, Mineralogical Society; London, 1980. Güven, N. In Hydrous Phyllosilicates. Bailey, S. W., Ed.; Mineralogical Society of America: Washington, DC, 1988, pp 497-560.
42. Messersmith, P. B.; Giannelis, E. P. Chem. Mater. 1994, 6, 1719.
43. Messersmith, P. B.; Giannelis, E. P. J. Polym. Sci. Part A: Polym. Chem. 1995, 33, 1047.
44. Usuki, A.; Kawasumi, M.; Kojima, Y.; Okada, A.; Kurauchi, T.; Kamigaito, O. J. Mater. Res. 1993, 8, 1174. Usuki, A.; Kojima, Y.; Kawasumi M.; Okada, A.; Fukushima, Y.; Kurauchi, T.; Kamigaito, O. J. Mater. Res. 1993, 8, 1179.
45. Usuki, A.; Kawasumi, M.; Kojima, Y.; Okada, A.; Kurauchi, T.; Kamigaito, O. J. Mater. Res. 1993, 8, 1174. Usuki, A.; Kojima, Y.; Kawasumi M.; Okada, A.; Fukushima, Y.; Kurauchi, T.; Kamigaito, O. J. Mater. Res. 1993, 8, 1179.
46. Yano, K.; Usuki, A.; Karauchi, T.; Kamigaito, O. J. Polym. Sci., Part A: Polym. Chem. 1993, 31, 2493.
47. Kojima, Y.; Usuki, A.; Kawasumi, M.; Okada, A.; Kurauchi, T.; Kamigaito, O. J. Polym. Sci.: Part A: Polym. Chem. 1993, 31, 983. Kojima, Y.; Usuki, A.; Kawasumi, M.; Okada, A.; Kurauchi, T.; Kamigaito, O.; Kaji, K. J. Polym. Sci. Part B: Polym. Phys. 1994, 32, 625. Kojima, Y.; Usuki, A.; Kawasumi, M.; Okada, A.; Kurauchi, T.; Kamigaito, O.; Kaji, K. J. Polym. Sci.: Part B: Polym. Phys. 1995, 33, 1039.
48. Kojima, Y.; Usuki, A.; Kawasumi, M.; Okada, A.; Kurauchi, T.; Kamigaito, O. J. Polym. Sci.: Part A: Polym. Chem. 1993, 31, 983. Kojima, Y.; Usuki, A.; Kawasumi, M.; Okada, A.; Kurauchi, T.; Kamigaito, O.; Kaji, K. J. Polym. Sci. Part B: Polym. Phys. 1994, 32, 625. Kojima, Y.; Usuki, A.; Kawasumi, M.; Okada, A.; Kurauchi, T.; Kamigaito, O.; Kaji, K. J. Polym. Sci.: Part B: Polym. Phys. 1995, 33, 1039.
49. Kojima, Y.; Usuki, A.; Kawasumi, M.; Okada, A.; Kurauchi, T.; Kamigaito, O. J. Polym. Sci.: Part A: Polym. Chem. 1993, 31, 983. Kojima, Y.; Usuki, A.; Kawasumi, M.; Okada, A.; Kurauchi, T.; Kamigaito, O.; Kaji, K. J. Polym. Sci. Part B: Polym. Phys. 1994, 32, 625. Kojima, Y.; Usuki, A.; Kawasumi, M.; Okada, A.; Kurauchi, T.; Kamigaito, O.; Kaji, K. J. Polym. Sci.: Part B: Polym. Phys. 1995, 33, 1039.
50. de Gennes, P. G.; Scaling Concepts in Polymer Physics; Cornell University Press: Ithaca, NY, 1979.
51. Green, P. F.; Kramer, E. J. J. Mater. Res. 1986, 1, 202. Antonietti, M.; Coutandin, J.; Grütter, R.; Sillescu, R. H. Macromolecules 1984, 17, 798. Tirrell, M. Rubber Chem. Technol. 1984, 57, 523.
52. Green, P. F.; Kramer, E. J. J. Mater. Res. 1986, 1, 202. Antonietti, M.; Coutandin, J.; Grütter, R.; Sillescu, R. H. Macromolecules 1984, 17, 798. Tirrell, M. Rubber Chem. Technol. 1984, 57, 523.
53. Green, P. F.; Kramer, E. J. J. Mater. Res. 1986, 1, 202. Antonietti, M.; Coutandin, J.; Grütter, R.; Sillescu, R. H. Macromolecules 1984, 17, 798. Tirrell, M. Rubber Chem. Technol. 1984, 57, 523.
54. Reiter, G. A.; Demirel, L.; Granick, S. Science 1994, 263, 1741. Overney, R. M. Trends Polym. Sci. 1995, 3, 359. Pelletier, E.; Montfort, J. P.; Lapique, F. J. Rheol. 1994, 38, 1151.
55. Reiter, G. A.; Demirel, L.; Granick, S. Science 1994, 263, 1741. Overney, R. M. Trends Polym. Sci. 1995, 3, 359. Pelletier, E.; Montfort, J. P.; Lapique, F. J. Rheol. 1994, 38, 1151.
56. Reiter, G. A.; Demirel, L.; Granick, S. Science 1994, 263, 1741. Overney, R. M. Trends Polym. Sci. 1995, 3, 359. Pelletier, E.; Montfort, J. P.; Lapique, F. J. Rheol. 1994, 38, 1151.
57. Bitsanis, I. A.; Pan, C. J. Chem. Phys., 1993, 99, 5520. Mansfield, K. F.; Theodorou, D. N. Macromolecules 1989, 22, 3143. Manias, E. D. Doctoral Thesis, University of Groningen, 1995.
58. Bitsanis, I. A.; Pan, C. J. Chem. Phys., 1993, 99, 5520. Mansfield, K. F.; Theodorou, D. N. Macromolecules 1989, 22, 3143. Manias, E. D. Doctoral Thesis, University of Groningen, 1995.
59. Bitsanis, I. A.; Pan, C. J. Chem. Phys., 1993, 99, 5520. Mansfield, K. F.; Theodorou, D. N. Macromolecules 1989, 22, 3143. Manias, E. D. Doctoral Thesis, University of Groningen, 1995.
60. g (a sensitive function of molecular weight in this range) for both pure and deintercalated PS was identical with superimposable DSC traces. On the other hand, PEO undergoes thermal degradation when heated above its melting temperature. Using FTIR, we find that some degradation has taken place in the intercalated PEO samples. Since the techniques used to probe polymer dynamics (NMR, DSC, and TSC) are very localized (<2-3 nm), the conclusions should be largely unaffected by the slight thermal degradation of PEO.
61. Frisch, H. L.; Xue, Y. P. J. Polym. Sci. Part A: Polym. Chem. 1995, 33, 1979.
62. Keddie, J. L.; Jones, R. A. L.; Cory, R. A. Europhys. Lett. 1994, 27, 59. Keddie, J. L.; Jones, R. A. L.; Cory, R. A. Faraday Discuss. 1994, 98, 219. Wallace, W. E.: van Zanten, J. H.; Wu, W. Phys. Rev. E 1995, 52, R3329.
63. Keddie, J. L.; Jones, R. A. L.; Cory, R. A. Europhys. Lett. 1994, 27, 59. Keddie, J. L.; Jones, R. A. L.; Cory, R. A. Faraday Discuss. 1994, 98, 219. Wallace, W. E.: van Zanten, J. H.; Wu, W. Phys. Rev. E 1995, 52, R3329.
64. Keddie, J. L.; Jones, R. A. L.; Cory, R. A. Europhys. Lett. 1994, 27, 59. Keddie, J. L.; Jones, R. A. L.; Cory, R. A. Faraday Discuss. 1994, 98, 219. Wallace, W. E.: van Zanten, J. H.; Wu, W. Phys. Rev. E 1995, 52, R3329.
65. Sauer, B. B.; Hsiao B. S. J. Poly. Sci.: Polym. Phys. Ed. 1993, 31, 917. Sauer, B. B.; DiPaolo, N. V.; Avakian, P.; Kampert, W. G.; Starkweather, H.W. J. Polym. Sci., Polym. Phys. Ed. 1993, 31, 1851. Sauer, B. B.; Beckerbauer, R.; Wang L. J. Polym. Sci., Polym. Phys. Ed. 1993, 31, 1861. Sauer, B. B.; Avakian, P. Polymer 1992, 33, 5128.
66. Sauer, B. B.; Hsiao B. S. J. Poly. Sci.: Polym. Phys. Ed. 1993, 31, 917. Sauer, B. B.; DiPaolo, N. V.; Avakian, P.; Kampert, W. G.; Starkweather, H.W. J. Polym. Sci., Polym. Phys. Ed. 1993, 31, 1851. Sauer, B. B.; Beckerbauer, R.; Wang L. J. Polym. Sci., Polym. Phys. Ed. 1993, 31, 1861. Sauer, B. B.; Avakian, P. Polymer 1992, 33, 5128.
67. Sauer, B. B.; Hsiao B. S. J. Poly. Sci.: Polym. Phys. Ed. 1993, 31, 917. Sauer, B. B.; DiPaolo, N. V.; Avakian, P.; Kampert, W. G.; Starkweather, H.W. J. Polym. Sci., Polym. Phys. Ed. 1993, 31, 1851. Sauer, B. B.; Beckerbauer, R.; Wang L. J. Polym. Sci., Polym. Phys. Ed. 1993, 31, 1861. Sauer, B. B.; Avakian, P. Polymer 1992, 33, 5128.
68. Sauer, B. B.; Hsiao B. S. J. Poly. Sci.: Polym. Phys. Ed. 1993, 31, 917. Sauer, B. B.; DiPaolo, N. V.; Avakian, P.; Kampert, W. G.; Starkweather, H.W. J. Polym. Sci., Polym. Phys. Ed. 1993, 31, 1851. Sauer, B. B.; Beckerbauer, R.; Wang L. J. Polym. Sci., Polym. Phys. Ed. 1993, 31, 1861. Sauer, B. B.; Avakian, P. Polymer 1992, 33, 5128.
69. Cheng, S. Z.; Wu, Z. Q.; Wunderlich, B. Macromolecules 1987, 20, 2802. Cheng, S. Z.; Cao, M.-Y.; Wunderlich, B. Macromolecules 1986, 19, 1868.
70. Cheng, S. Z.; Wu, Z. Q.; Wunderlich, B. Macromolecules 1987, 20, 2802. Cheng, S. Z.; Cao, M.-Y.; Wunderlich, B. Macromolecules 1986, 19, 1868.
71. Krishnamoorti, R.; Giannelis, E. P. unpublished data.
72. Enikolopyan, N. S.; Fridman, M. L.; Stalnova, I. U.; Popov, V. L. Adv. Polym. Sci. 1990, 96, 1. Krishnamoorti, R.; Giannelis, E. P. Macromolecules, submitted.
73. Enikolopyan, N. S.; Fridman, M. L.; Stalnova, I. U.; Popov, V. L. Adv. Polym. Sci. 1990, 96, 1. Krishnamoorti, R.; Giannelis, E. P. Macromolecules, submitted.
74. Rosedale, J. H.; Bates, F. S. Macromolecules 1990, 23, 2329. Koppi, K. A.; Tirrell, M.; Bates, F. S.; Almdal, K.; Colby, R. H. J. Phys. II (Paris) 1993, 2, 1941. Larson, R. G.; Winey, K. I.; Patel, S. S.; Watanabe, H.; Bruinsma, R. Rheol. Acta 1993, 32, 245.
75. Rosedale, J. H.; Bates, F. S. Macromolecules 1990, 23, 2329. Koppi, K. A.; Tirrell, M.; Bates, F. S.; Almdal, K.; Colby, R. H. J. Phys. II (Paris) 1993, 2, 1941. Larson, R. G.; Winey, K. I.; Patel, S. S.; Watanabe, H.; Bruinsma, R. Rheol. Acta 1993, 32, 245.
76. Rosedale, J. H.; Bates, F. S. Macromolecules 1990, 23, 2329. Koppi, K. A.; Tirrell, M.; Bates, F. S.; Almdal, K.; Colby, R. H. J. Phys. II (Paris) 1993, 2, 1941. Larson, R. G.; Winey, K. I.; Patel, S. S.; Watanabe, H.; Bruinsma, R. Rheol. Acta 1993, 32, 245.