Функціональні властивості полімерних композитних матеріалів на основі поліпропілену, вуглецевих нанотрубок та наночастинок срібла для систем транспортування
DOI:
https://doi.org/10.31471/2311-1399-2022-1(17)-8-13Ключові слова:
вуглецеві нанотрубки, механічна міцність, наночастинки срібла, перколяція, поліпропілен.Анотація
Завдяки своїм унікальним характеристикам, створення полімерних нанокомпозитних матеріалів
відкриває широкі перспективи для використання їх у системах транспортування. Методами імпедансної
спектроскопії, диференціально сканувальної калориметрії та механічного аналізу було вивчено вплив
вуглецевих нанотрубок (ВНТ) та наночастинок срібла (НС) на функціональні властивості полімерних
композитів на основі поліпропілену (ПП). Показано, що введення нанонаповнювачів приводить до зниження
ступеня кристалічності та температури плавлення систем на основі поліпропілену, що є наслідком
руйнування або зростання дефектності кристалічної структури полімерної матриці під впливом
неорганічних наночастинок. Завдяки більш розвиненій поверхні, НС мають більший вплив, порівняно із
ВНТ, на теплофізичні характеристики досліджуваних матеріалів. При вмісті 0.5 % наповнювача
кристалічність ненаповненого ПП, яка становить 72.1 % знижується до 64.7 % у випадку наповнення ВНТ та
до 53.4 % у випадку наповнення НС. Спостерігається екстремальна зміна електропровідності полімерних
композитів, що є наслідком утворення у полімерній матриці перколяційного кластеру, тобто сітки із
наповнювача, яка пронизує весь об’єм матеріалу. Максимальна електропровідність спостерігається при
вмісті наповнювача, який становить 2 %. Для системи ПП-ВНТ максимальна електропровідність становить
10-5 См/см, а для системи ПП-НС – 10-9 См/см. У результаті проведених досліджень електропровідності було
визначено поріг перколяції, який для даних систем, наповнених ВНТ становить 0.5 %, а для систем які
містять НС – 0.82 %. Зафіксовано зростання механічної міцності, яка для систем ПП-ВНТ збільшується
приблизно на 50 %, а для систем ПП-НС близько 30 %. Отримані властивості робить досліджувані матеріали
перспективним для застосуванні у системах транспортування.
Завантаження
Посилання
Lysenkov, E et. al. 2015, Structure of Polyglycols
Doped by Nanoparticles with Anisotropic Shape: in Physics of
Liquid Matter: Modern Problems, Springer Proceedings in
Physics, eds. L. Bulavin and N. Lebovka, Springer
International Publishing, Switzerland, p. 165–198.
Maddah, HA 2016, ‘Polypropylene as a Promising
Plastic: A Review’, Am. J. Polym. Sci, vol. 6, p. 1–11.
Lysenkov, EA, Klepko, VV & Lysenkova, IP 2017,
‘Features of Microstructure and Percolation Behavior of
Polypropylene Glycol, Filled by Multiwalled Carbon
Nanotubes’, Journal of Nano- and Electronic Physics, vol. 9,
no. 5, p. 05021.
Buketov, АV et. al. 2020, ‘Electrophysical properties
of epoxy composite materials filled with carbon black
nanopowder’, Advances in Materials Science and
Engineering, vol. 2020. Art. ID 6361485.
Lysenkov, ЕА, Klepko, VV & Lysenkova, IP 2020,
‘Features of structural organization of nanodiamonds in the
polyethylene glycol matrix’, Journal of Nano- and Electronic
Physics, vol. 12, no. 4, p. 04006.
Lysenkov, EA & Striutskyi, OV 2022, ‘Effect of
silver nanoparticles on the structure and functional properties
of antimicrobial polymer nanocomposites based on
polyethylene glycol’, Physics of Aerodispersed Systems,
vol. 60, p. 7–15.
Sahli, M & Barrière, T 2019, ‘Elaboration and Study
of the Thermo-Mechanical Properties of An Aligned CNT –
Polypropylene Nanocomposite by Twin-Screw Mixer’, XIV
International Conference on Computational Plasticity.
Fundamentals and Applications COMPLAS, p. 369–377.
Stanciu, N-V et. al. 2021, ‘Thermal, Rheological,
Mechanical, and Electrical Properties of Polypropylene/Multi-
Walled Carbon Nanotube Nanocomposites’, Polymers,
vol. 13, p. 187.
Coppola, B et. al. 2020, ‘Preparation and
Characterization of Polypropylene/Carbon Nanotubes
(PP/CNTs) Nanocomposites as Potential Strain Gauges for
Structural Health Monitoring’, Nanomaterials, vol. 10, p. 814.
Cao, G. et. al. 2018, ‘Enhanced Antibacterial and
Food Simulant Activities of Silver Nanoparticles/Polypropylene
Nanocomposite Films’, Langmuir, vol. 34,
p. 14537–14545.
Gawish, SM & Mosleh, S 2020, ‘Antimicrobial
Polypropylene Loaded by Silver Nano Particles’, Fibers and
Polymers, vol. 21, no. 1, p. 19–23.
Oliani, WL et. al. 2015, ‘Development of a
nanocomposite of polypropylene with biocide action from
silver nanoparticles’, J. Appl. Polym. Sci, DOI:
1002/APP.4221.
Lysenkov, E & Klymenko, L 2021, ‘Determination
of the effect of carbon nanotubes on the microstructure and
functional properties of polycarbonate-based polymer
nanocomposite materials’, Eastern European Journal of
Enterprise Technologies, vol. 4, no. 12 (112), p. 53–60.
Lanyi, FJ et. al. 2020, ‘On the Determination of the
Enthalpy of Fusion of α-Crystalline Isotactic Polypropylene
Using Differential Scanning Calorimetry, X-Ray Diffraction,
and Fourier-Transform Infrared Spectroscopy: An Old Story
Revisited’, Adv. Eng. Mater, vol. 22, p. 1900796.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право
.png)
.png){kind=logo}
