A series of poly(ethylene oxide) (PEO)/organoclay nanocomposites have been prepared via a solvent casting method. Using three different organoclays modified with the alkylammonium salts, the effect of surfactants on organoclay surfaces in polymer/organoclay nanocomposites was investigated by focusing on two major aspects: internal structure analysis and rheological measurement of the nanocomposites. The d spacings of both the pure PEO and intercalated organoclay were examined via X-ray diffraction analysis, and the microstructure of these nanocomposites was examined by transmission electron microscopy. Rheological properties of these nanocomposites exhibited different behavior with different modifier concentrations and surfactant sizes (chain lengths). To analyze the non-Newtonian flow behavior, we fitted shear viscosity data via the Carreau model, showing that steady shear viscosity and power-law behavior increase with organoclay content. Hysteresis phenomenon was also enhanced with organoclay content, and the increase in the storage/loss moduli and interactions among organoclay platelets were observed with organoclay content. The enhanced thermal stability of the nanocomposites by organoclay was also observed.

The development of a high-efficiency TiO2 photocatalyst is of great importance to a variety of solar light conversion and application fields; the desired high efficiency can be achieved by employing well-controlled TiO2 nanoarchitectures. In this study, we have successfully synthesized well-ordered and aligned high surface area mesoporous TiO2 nanofibers (TiO2-NF) by electrospinning of TiO2 powder dispersed in viscous polymer solution and subsequent calcination. For comparison, TiO2 nanoparticles (TiO2-NP) are also prepared from calcination of the same TiO2 powder. The TiO2-NF of ca. 500 nm in diameter and a few micrometers in length consist of compactly and densely packed spherical nanoparticles of ca. 20 nm in size and have mesopores of 3−4 nm in radius. Photocatalytic comparison between TiO2-NF and TiO2-NP indicated that the former had far higher photocatalytic activities in photocurrent generation by a factor of 3 and higher hydrogen production by a factor of 7. The photocatalytic superiority of TiO2-NF is attributed to effects of mesoporosity and nanoparticle alignment, which could cause efficient charge separation through interparticle charge transfer along the nanofiber framework. Finally, various surface characterization experiments were conducted and included to understand the photocatalytic behaviors of TiO2-NF and TiO2-NP.

Abstract Multi‐walled carbon nanotubes (MWNT) purified by acidic solution were processed with PMMA via an in‐situ polymerization. Experimental evidences indicate the role of radical initiator (AIBN) and MWNT, showing increases of polymerization rate and MWNT diameter. Induced radicals on the MWNT by AIBN were found to trigger the grafting of PMMA. Moreover, the solvent cast film showed a better nanoscopic dispersion of MWNT and possibilities of CNT composites in engineering applications. Fractured surface of multi‐walled carbon nanotube composite with PMMA prepared by in‐situ bulk polymerization. magnified image Fractured surface of multi‐walled carbon nanotube composite with PMMA prepared by in‐situ bulk polymerization.

Biodegradable aliphatic polyesters (BAPs), synthesized from diols and dicarboxylic acids, and organophilic montmorillonite (OMMT) were intercalated by a solvent-casting method using chloroform as a cosolvent to produce nanocomposite (BAP/OMMT). The d spacings of both BAP and BAP/OMMT were examined by X-ray diffraction analysis, and the microstructure of BAP/OMMT was examined by transmission electron microscopy. Melting temperature changes and residuals were measured by thermal gravimetric analysis. Tensile strength and elongation were also examined with a universal testing machine. Increases in both the thermal stability and the mechanical strength of BAP/OMMT were observed for several different OMMT loadings. The rheological properties of the BAP/OMMTs were also examined with a rotational rheometer having a parallel-plate geometry. The shear viscosity at low shear rate exhibited a Newtonian plateau even at high loading and showed a higher degree of shear thinning at higher shear rate. Both the Newtonian plateau and the enhanced power-law behavior were correlated with a scaling function.

Composite magnetic particles (CMP) with carbonyl iron (CI) core and poly(methyl methacrylate) shell were prepared by an in-situ dispersion polymerization method via surface treated CI with acrylic acid. These CMP were adopted as dispersed phase of magnetorheological (MR) fluids, and has better MR fluids characteristics than fluid with CI alone as they have severe sedimentation and poor dispersion quality. Flow properties of the MR fluids were analyzed via a rotational rheometer equipped with a magnetic field supplier in parallel plate geometry.

Abstract Polystyrene (PS)/organophilic montmorillonite (OMMT) clay nanocomposites were prepared by a solvent casting method using chloroform as a cosolvent. Intercalation of the OMMT in the PS matrix was achieved as revealed by X‐ray diffraction. The IR spectra of the products indicated that the OMMT is homogeneously dispersed in the PS matrix. A thermogravimetric analysis (TGA) showed that the onset temperature increases linearly with the clay content. The glass‐transition temperature of the PS, examined using differential scanning calorimetry, had a trend similar to that from the TGA. The rheological properties of the PS/OMMT nanocomposites were also investigated via a rotational rheometer with a parallel plate geometry, and they exhibited sharper shear thinning and increased storage and loss modulus with clay content. Furthermore, the shear viscosity obtained from the steady shear experiment was well correlated with the complex viscosity obtained from the oscillatory experiment via the Cox and Merz relation. © 2003 Wiley Periodicals, Inc. J Appl Polym Sci 87: 2106–2112, 2003

The viscoelastic properties, measured via both steady shear and oscillatory experiments, for blends of biodegradable poly(3-hydroxybutyrate) (PHB) and poly(ethylene oxide) (PEO) were examined. We observed that PHB/PEO blends are miscible. The first normal stress difference, the shear stress, and the shear viscosity (obtained from the steady shear experiment) were correlated with the storage modulus, the loss modulus, and the complex viscosity (obtained from the oscillatory experiment) via either the Cox and Merz rule or other empirical equations. For biodegradable PHB/PEO blend systems, we found that both the viscous and the elastic behavior from the steady shear experiment are qualitatively related to those from the oscillatory experiment.

Abstract Summary: Multiwalled carbon nanotube (MWNT) nanocomposites dispersed in a poly(methyl methacrylate) (PMMA) matrix were prepared via suspension polymerization, in which radicals induced on the outer wall of the MWNTs by 2,2′‐azoisobutyronitrile initiate the grafting of PMMA. The synthesized MWNT/PMMA nanocomposite particles were found to have a spherical shape and exhibit a high electrical conductivity, mainly as a result of the carbon nanotubes. A suspension was prepared with MWNT/PMMA particles in insulating silicone oil and its electrorheological properties were investigated by controlling applied direct current (DC) electric field strengths. Flow curve possessing a region analogous to the coexistence curve. magnified image Flow curve possessing a region analogous to the coexistence curve.

Abstract Synthetic biodegradable aliphatic polyester (BAP) intercalated into organoclay was prepared by melt compounding, and its solidlike characteristics were investigated via several rheological test modes: steady shear rotation, oscillation, and creep testing. Structural investigations with X‐ray diffraction and transmission electron spectroscopy were also performed for a better understanding of the characteristic rheological behaviors. The creep, recovery, and stress modulus exhibited a solidlike transition of BAP/clay nanocomposites that depended on the clay content. An increase in the zero shear rate viscosity and a shifting of the crossover point (storage modulus vs loss modulus) to a lower frequency were also observed with increasing clay contents. © 2003 Wiley Periodicals, Inc. J Polym Sci Part B: Polym Phys 41: 2052–2061, 2003

Carbonyl-iron (CI)-based magnetorheological (MR) fluid containing submicron-sized additive particles was prepared. The flow behavior at a steady shear mode was investigated by comparing flow properties of CI-mineral oil suspensions with and without an additive under the magnetic field strength. To enhance the dispersion stability, submicron-sized organoclay was added to the CI suspensions. The submicron-sized particles, while preserving the magnetic properties, inhibited the sedimentation of the CI particles. In addition, with the precision control of magnetic field strength, we examined the novel features of submicron-sized particle-filled CI suspensions, especially under weak magnetic field strengths, in steady shear modes. A temporal decrease of steady shear viscosity was observed in sweeping magnetic field strengths.