ВЛИЯНИЕ ВОЛОКНИСТОГО НАПОЛНИТЕЛЯ НА МЕХАНИЗМ И КИНЕТИЧЕСКИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ БАЗАЛЬТОПЛАСТИКОВ НА ОСНОВЕ РАНДОМ СОПОЛИМЕРА ПОЛИПРОПИЛЕНА
Аннотация
В работе приводятся результаты исследования влияния содержания волокнистого базальта на закономерность кристаллизации композитов на основе рандом сополимера полипропилена. Исследования проводили методом ступенчатой дилатометрии в диапазоне температур 20 – 210 °С. Исследовалась зависимость удельного объема композита от температуры и содержания наполнителя. В результате были определены значения температуры фазового перехода первого рода, температуры стеклования и занятого удельного объема. Приближенная оценка температуры стеклования композитов определялась графическим методом путем экстраполяции верхней ветви дилатометрической кривой до пересечения с нижней ветвью. Удалось установить, что по мере повышения содержания базальта вплоть до 30%масс. наблюдается закономерное снижение удельного объема или повышение плотности композитов. Изучена закономерность изменения свободного удельного объема от температуры. Показано, что с увеличением содержания волокнистого базальта наблюдается закономерное снижение свободного удельного объема. Установленная закономерность однозначно свидетельствует о том, что в процессе кристаллизации и роста кристаллических образований наполнитель вытесняется в межсферолитное аморфное пространство, отличающееся высоким содержанием свободного объема. Снижение величины свободного удельного объема свидетельствует о том, что наполнитель заполняет незанятый объем в аморфном пространстве. Для описания кинетики кристаллизации композитов в изотермических условиях использовано уравнение Колмогорова-Аврами. Определены значения обобщенной константы зародышеобразования и роста кристаллов К и постоянной n. Было установлено, что с увеличением содержания волокнистого базальта в составе рандом полипропилена наблюдается изменение механизма кристаллизации и типа роста кристаллических структур от трехмерного сферолитного до одномерного – стержневидного при непрерывном образовании гетерогенных и гомогенных центров зародышеобразования.
Для цитирования:
Кахраманов Н.Т., Нуралиева Г.Х., Мартынова Г.С., Кахраманлы Ю.Н., Гаджиева Р.Ш. Влияние волокнистого наполнителя на механизм и кинетические закономерности кристаллизации базальтопластиков на основе рандом сополимера полипропилена. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2025. Т. 68. Вып. 1. С. 85-92. DOI: 10.6060/ivkkt.20256801.7102.
Литература
Aloyev V.Z., Zhirikova Z.M., Tarchokova M.A. Effectiveness of use of nano fillers of different types in poly-meric composites. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn.Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2020. V. 63. N 4. P. 81-85 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt.20206304.6158.
Kakhramanov N.T., Azizov A.G., Osipchik V.S., Mamedly U.M., Arzumanova N.B. Nanostructured composites and polymeric materials technology. Plast. Massy. 2016. N 1-2. P. 49-57 (in Russian). DOI: 10.35164/0554-2901-2016-1-2-49-57.
Tinh N.K., Chalaya N.M., Osipchik V.S. Polypropylene composites filled with glass microspheres and basalt fi-ber. Plast. Massy. 2020. N 9-10. P. 72-76 (in Russian). DOI: 10.35164/0554-2901-2020-9-10-72-76.
Hsissou R., Seghiri R., Benzekri Z., Hilali M., Rafik M., Elharfi A. Polymer composite materials: a comprehensive review. Compos. Struct. 2021. V. 262. P. 113640. DOI: 10.1016/j.compstruct.2021.113640.
Begieva M.B., Malkanduev Yu.A., Mikitaev A.K. Composite materialis based on polypropylene and modified Na+- montmorillonite N, N-diallil aminoizogeksanoic acid. Plast. Massy. 2018. N 9-10. P. 55-58 (in Russian). DOI: 10.35164/0554-2901-2018-9-10-55-58.
Tuan N.M., Chalaya N.M., Osipchik V.S. Composites filled with short basalt fibers based on a mixture of poly-propylene and metallocene ethylene propylene elastomer. Plast. Massy. 2018. N 3-4. P. 40-45 (in Russian). DOI: 10.35164/0554-2901-2018-3-4-40-45.
Abed N.S., Negmatov S.S., Gulyamov G., Negmatova K.S., Yuldashev N.Kh., Tukhtasheva M.N., Bozorboev Sh.A., Eminov Sh.O., Abdullaev O.Kh., Navruzov F.M., Sadykova M.M. An experimental study of the effect of fibrous fillers on the properties of polyolefins. Plast. Massy. 2020. N 7-8. P. 12-15 (in Russian). DOI: 10.35164/0554-2901-2020-7-8-12-15.
Pigatto C., Almeida Ju ́nior J.H.S. Study of polypropylene/ethylene-propylene-diene monomer blends rein-forced with sisal fibers. Polym. Compos. 2012. V. 33. P. 2262-2270. DOI: 10.1002/pc.22371.
Guo L., Chen F., Zhou Y., Liu X., Xu W. The influence of interface and thermal conductivity of filler on the non-isothermal crystallization kinetics of polypropylene/natural protein fiber composites. Composites: Part B. 2015. V. 68. P. 300–309. DOI: 10.1016/j.compositesb.2014.09.004.
Allahverdiyeva Kh.V., Kakhramanov N.T., Martynova G.S., Mustafayeva F.A. Structural features and mecha-nism of crystallization of nanocomposites based on maleinated high density polyethylene and carbon black. Heliyon. 2023. V. 9. P. e14829. DOI: 10.1016/j.heliyon.2023.e14829.
Kakhramanov N.T., Allahverdiyeva Kh.V., Gahramanly Yu.N., Mustafayeva F.A., Martynova G.S. Physical-mechanical properties of multifunctional thermoplastic elastomers based on polyolefins and styrene-butadiene elastomer. J. Elastomers Plast. 2023. V. 55(2). P. 279-302. DOI: 10.1177/0095244322114703.
Schick C., Androsch R., Schmelzer J.W.P. Homogene-ous crystal nucleation in polymers. J. Phys. Condens. Matter. 2017. V. 29. P. 453002. DOI: 10.1088/1361-648X/aa7fe0.
Kakhramanov N.T., Huseynova Z.N., Gahramanly Yu.N., Hajiyeva R.Sh. Some problem questions in study-ing the properties of dynamically vulcanized polymer systems based on ethylene-hexene copolymer and nitrile butadiene rubber. Prog. Rubber Plast. Recycl. Technol. 2023. V. 40(1). P. 62-74. DOI: 10.1177/1477760623118952.
Allahverdiyeva Kh.V., Kakhramanov N.T., Martynova G.S., Mustafayeva F.A., Gahramanly Y.N. New Ap-proaches for the interpretation of the structure and phase transitions in nanocomposites based on modified polyolefins and technical carbon. J. Chem. Soc. Pak. 2023. V. 45. N 2. P. 119-127. DOI: 10.52568/0012142/JCSP/45.02.2023.
Mustafayeva F.A., Kakhramanov N.T., Ismailov I.A. The effect of compatibilizer on the properties of a highly filled composite based on aluminum hydroxide and a mixture of high- and low-density polyethylenes. Inorg. Mater. Appl. Res. 2022. V. 13. P. 225–230. DOI: 10.1134/S2075113322010282.
Kakhramanov N.T., Allahverdiyeva Kh.V., Gadzhieva R.Sh., Shukyurova A.A. Physical and mechanical prop-erties of filled nanocomposites based on thermoplastic copolymers of ethylene with olefins. Polym. Sci., Ser. D. 2023. V. 16. N 1. P. 193–198. DOI: 10.1134/S1995421223010033.
Lipatov Yu.S., Privalko V.P. On the relationship between free volume and molecular parameters of linear polymers. Vysokomolek. Soed. 1973. V. 15. N 7А. P. 1517-1522 (in Russian). DOI: 10.1016/0032-3950(73)90170-6.
Trasi N.S., Teylor L.S. Effect of polymers on nucleation and crystal growth of amorphous acetaminophen. Cryst. Eng. Comm. 2012. V. 14. P. 5188–5197. DOI: 10.1039/ C2CE25374G.
Tarani E., Papageorgiou G.Z., Bikiaris D.N., Chrissafis K. Kinetics of crystallization and thermal degradation of isotactic polypropylene matrix reinforced with graphene/glass-fiber filler. Molecules. 2019. V. 24(10). P. 1984. DOI: 10.3390/molecules24101984.
Arshad M.A. A novel kinetic approach to crystallization mechanisms in polymers. Polym. Eng. Sci. 2021. V. 61(5). P. 1502–1517. DOI: 10.1002/pen.25670.
Kakhramanov N.T., Hasanova А.А., Allahverdiyeva Kh.V., Mustafayeva F.A., Abdalova S.R. Physical-mechanical properties of composites based on low density polyethylene and thermal ash of household waste. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2022. V. 65. N 8. P. 125-133. DOI: 10.6060/ivkkt.20226508.6583.
