Эффективность углеродных наноструктур в составе древесно-полимерных композитов на основе поливинилхлорида

Автор: Абдрахманова Л.А., Галеев Р.Р., Хантимиров А.Г., Хозин В.Г.

Журнал: Нанотехнологии в строительстве: научный интернет-журнал @nanobuild

Рубрика: Разработка новых полимерных материалов

Статья в выпуске: 3 т.13, 2021 года.

Бесплатный доступ

Введение. Наиболее эффективными связующими агентами в древесно-полимерных композициях на основе поливинилхлорида являются углеродсодержащие наноструктуры, приводящие к улучшению электрических, физико-механических, реологических свойств, а также структуры и долговечности композитов. Главным недостатком их является высокая степень агрегирования частиц, что обуславливает сложности смешения и переработки их в составе полимерных композиций. В связи с этим актуальной задачей является поиск таких углеродных наномодификаторов, которые имели бы низкую степень агрегирования и невысокую стоимость. Методы и материалы. В работе изучена эффективность в качестве связующих агентов в строительных древесно-полимерных композитах на основе поливинилхлорида механоактивированных нефтяных коксов. Механоактивация приводит к функционализации углеродных частиц кокса с образованием на поверхности кислородсодержащих групп. Рассмотрено влияние различных количеств кокса (до 10% от массы древесной муки), и установлена взаимосвязь природы коксов и их концентрации в составе полимерных композиций с основными технологическими (текучесть расплава) и эксплуатационными (прочность на растяжение и изгиб, модуль высокоэластичности, твердость, водопоглощение и термостабильность) показателями и надмолекулярной структурой древесно-полимерных композитов. Результаты и обсуждение. При введении коксов наблюдается большая степень ориентации надмолекулярных структур композитов по направлению экструдирования образцов, что обуславливает повышение разрывной прочности и прочности при изгибе, а также модуля высокоэластичности. Установлены оптимальные концентрации добавок от 0,1 до 5 масс.% по отношению к древесной муке, количество которого в древесно-полимерной композиции составляет 50 на 100 м.ч. ПВХ. Заключение. Осуществлено введение механоактивированных нефтяных коксов в качестве связующих агентов в древесно- полимерных композитах на основе поливинилхлорида. Механоактивация позволила уменьшить агрегирование частиц кокса в более крупные агломераты, что дает возможность эффективного введения наномодификатора в сухом виде и исключить введение наномодификатора в виде водных дисперсий, являющегося довольно энергоемкой операцией производства.

Еще

Поливинилхлорид, древесно-полимерный композит, связующий агент, углеродные наноструктуры

Короткий адрес: https://readera.org/142226978

IDR: 142226978   |   DOI: 10.15828/2075-8545-2021-13-3-150-157

Список литературы Эффективность углеродных наноструктур в составе древесно-полимерных композитов на основе поливинилхлорида

  • Клесов А.А. Древесно-полимерные композиты / А.А. Клесов. – СПб.: Научные основы и технологии, 2010. –736 с.
  • Мацеевич Т.А., Аскадский А.А. Механические свойства террасной доски на основе полиэтилена, полипропилена и поливинилхлорида // Строительство: наука и образование. – 2017. – Том 7, №3 (24). – 48-59. – DOI: 10.22227/2305-5502.2017.3.4.
  • Мусин И. Н., Файзуллин И. З., Новокшонов В.В., Вольфсон С.И. Влияние полимерного связующего на свойства древесно-полимерных композитов // Вестник Казанского Технологического Университета. – 2014. – Т. 17, № 14. – С. 306–309.
  • Engel R.G., Ablyasova A.G., Galimova N.Y., Kuryntsev S.V., Nizamov R.K. Composite Materials based on poly(vinyl chloride). Journal of International Scientific Publications: Materials, Methods & Technologies. 2011; 5(3): 27.
  • Низамов Р.К. Полифункциональные наполнители для поливинилхлоридных композиций строительного назначения // Строительные материалы. – 2006. – № 7. – С. 68–70.
  • Silvano L.T., Vittorazzo Jr. A.L., Araujo R.G. Effect of preparation method on the electrical and mechanical properties of PVC Carbon nanotubes nanocomposites. Materials Research. 2018; 21(5): 1–6. Available from: doi: 10.1590/1980-5373-MR-2017-1148.
  • Shieh Y.-T., Hsieh K.-C., Cheng C.-C. Carbon nanotubes stabilize polyvinyl chloride against thermal degradation. Polymer Degradation and Stability. 2017; 144: 221–230. Available from: doi: 10.1016/j.polymdegradstab.2017.08.017.
  • Айгубова А.Ч., Козлов Г.В., Магомедов Г.М., Заиков Г.Е. Структурный анализ водопоглощения для нанокомпозитов поливинилхлорид/углеродные нанотрубки // Вестн. Волгогр. Гос. Ун-та. – 2015. – № 4(19). – С. 40–46. – DOI: 10.15688/jvolsu10.2015.4.6.
  • Пачина А.Н., Кассин А.С., Тихонов Н.Н., Комиссаров Д.М. Методы повышения атмосферной стойкости поливинилхлорида // Успехи в химии и химической технологии. – 2017. – Том 31. – № 11. – С. 93–95.
  • Запороцкова И. В., Крутояров А. А., Поликарпова Н. П. Теоретические исследования полимерных нанокомпозитов на основе полиэтилена, полипропилена и поливинилхлорида, армированных углеродными нанотрубками // Перспективные материалы . – 2015. – № 3. – С. 5–11.
  • Ашрапов А.Х., Абдрахманова Л.А., Низамов Р.К., Хозин В.Г. Исследование поливинилхлоридных композиций с углеродными нанотрубками // Нанотехнологии в строительстве. –2011. – Т. 3, № 3. – C. 13–24. – URL: http://nanobuild.ru/ magazine/nb/Nanobuild_3_2011.pdf (дата обращения: 14. 04. 2021).
  • Хозин В.Г., Низамов Р.К. Полимерные нанокомпозиты строительного назначения // Строительные материалы. – 2009. – № 8. – С. 32–34.
  • Baccaro S., Cataldo F., Cecilia A., Cemmi A., Padella F., Santini A. Interaction between reinforce carbon black and polymeric matrix for industrial applications. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research. 2003; 208: 191–194. Available from: doi: 10.1016/S0168-583X(03)00638-4.
  • Hatthapanit K., Sae-Oui P., Sombatsompop N., Sirisinha C. Enhancement of Rubber–Carbon Black Interaction by Amine-Based Modifiers and their Effect on Viscoelastic and Mechanical Properties. Journal of Applied Polymer Science. 2012; 1–7. Available from: doi: 10.1002/app.36969.
  • Mazlina M.K. Influence of Fillers Surface Characteristics on Bound Rubber Properties of Filled Natural Rubber Compounds. Advanced Materials Research. 2014; 412–416. Available from: doi: 10.4028/www.scientific.net/AMR.845.412.
  • Борукаев Т.А., Гаев Д.С. Физико-механические свойства композитов на основе полиэтилена высокой плотности и технического углерода // Прикладная физика. – 2017. – № 5. – С. 76–81.
  • Saatchi M.M, Shojaei A. Effect of carbon-based nanoparticles on the cure characteristics and network structure of styrenebutadiene rubber vulcanizate. Polym. Int. 2012; 4: 83–93.
  • Игуменова Т.И., Клейменова Н.Л., Акатов Е.С., Попов Г.В. Применение фуллеренсодержащего технического углерода для модификации свойств полиэтилена // Вестник ТГТУ. – 2011. – Том 17. – № 4. – С. 1071–1076.
  • Cвистков А.Л., Солодько В.Н., Кондюрин А.В., Елисеева А.Ю. Гипотеза о роли свободных радикалов на поверхности наночастиц технического углерода в формировании механических свойств наполненного каучука // Физическая мезомеханика. – 2016. – Том 19, № 5. – С. 84–93.
  • Амиров Р.Р., Неклюдов С.А., Амирова Л.М. Способ получения композиций на основе углеродных нанотрубок и полиолефинов // Патент РФ № 2490204, кл. B82B 3/00, C08J 3/205, C08J 7/04, С08L 23/00, C08K 3/04. – Заявитель и патентообладатель Казан. Фед. Ун-т. – 2011151928/04; заявл. 19.12.2011; опубл. 20.08.2011, бюл. № 23. – 11 с.
  • Богданова С.А., Гатауллин А.Р., Галяметдинов Ю.Г. Дисперсии углеродных нанотрубок как модифицирующие добавки для полимерных композиционных материалов // Актуальные проблемы науки о полимерах. – 2018. – С. 82.
  • Гусев К.В., Соловьев В.Г. Влияние углеродных нанотрубок на механические свойства полимерных композитов // Вестник Псковского государственного университета. Серия: Естественные и физико-математические науки. – 2017. – № 11. – С. 150–153.
  • Ferreire T., Paiva M.C., Pontes A.J. despersion of carbon nanotubes in polyamide 6 for microinjection moulding. Journal of Polymer Research. 2013; 20: 301-310. Available from: doi: 10.1007/s10965-013-0301-7.
  • Paiva M., Simon F., Novais R. et al. Controlled functionalization of a solvent-free multicomponent approach. ACSNano. 2010; 4(12): 7379–7386. Available from: doi: 10.1021/nn1022523.
  • Nasir M., Mohammad I., Asad H. et al. Polyamide-6-based composites rein-forced with pristine or functionalized multiwalled carbon nanotubes produced using melt extrusion technique. Journal of Composite Materials. 2014; 48(10): 1197–1207. Available from: doi: 10.1177/0021998313484779.
  • Дьячкова Т.П., Таров Д.В., Кобзев Д.Е. Исследование свойств полиэтиленовых композитов на основе функционализированных углеродных нанотрубок // Научно-технические ведомости CПбПУ. Естественные и инженерные науки. – 2019. – Том 25, № 1. – С. 163–173. – DOI: 10.18721/JEST.25116.
Еще
Статья научная