РОЛЬ МЕХАНОАКТИВАЦИИ НАНОЧАСТИЦ ТЕХУГЛЕРОДА В ФОРМИРОВАНИИ СЕГРЕГИРОВАННОЙ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ ПОЛИМЕРНЫХ ЭЛЕКТРОПРОВОДЯЩИХ НАНОКОМПОЗИТОВ
Аннотация
Исследованию влияния механоактивации наночастиц на структуру и свойства полимерных композитов в литературе уделено весьма недостаточное внимание. В ряде случаев это обстоятельство приводит к получению противоречивых сведений. Поэтому в данной работе рассмотрено влияние механоактивации наночастиц технического углерода марки Printex XE 2B на разрушающее напряжение, относительное удлинение и электропроводность нанокомпозитов на основе полиолефинов. В качестве полиолефинов использовали полиэтилен высокой плотности, полиэтилен низкой плотности, сополимер этилена с гексеном, сополимер этилена с бутеном, изотактический полипропилен, статистический рандом сополимер полипропилена, блок сополимера этилена с пропиленом. Показано, что в результате механоактивации наночастиц технического углерода в центробежной мельнице наблюдается снижение насыпной плотности практически в 12 раз. Приводится ряд предположений, объясняющих сам факт уменьшения насыпной плотности. Приведены данные по свойствам до и после механоактивации. Показано, что механоактивация по-разному влияет на характер изменения электропроводности. Установлено, что чем выше кристалличность исходной полимерной матрицы, тем больше проявляется эффект сегрегации и при более низкой концентрации технического углерода наблюдаются высокие значения цепочечной электропроводности в межфазной области. В то же время, механоактивация в присутствии компатибилизатора способствует некоторому увеличению разрушающего напряжения и относительного удлинения нанокомпозитов. Рассмотрено предположение о том, что в результате механоактивации наночастиц последние электризуются. Предполагается, что в процессе размола минеральных материалов происходит рост свежеобразованных поверхностей, которые обладают высоким энергетическим потенциалом, способным улучшить взаимодействие на границе раздела фаз полимер-наполнитель.
Для цитирования:
Аллахвердиева Х.В., Кахраманов Н.Т., Гасанова А.А., Косева Н.С. Роль механоактивации наночастиц техуглерода в формировании сегрегированной структуры и свойств полимерных электропроводящих нанокомпозитов. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2025. Т. 68. Вып. 6. С. 126-133. DOI: 10.6060/ivkkt.20256806.7190.
Литература
Simonov-Emelyanov I.D. Structure and calculation of filler content in particle-filled polymer composites in mass and volume units. Plast. Massy. 2019. N 5-6. P. 9-10 (in Rus-sian). DOI: 10.35164/0554-2901-2019-5-6-9-10.
Dudochkina E.A., Lyamkin D.I., Rudakov G.F., Jemerikin A.N., Cherkashin P.A. Modification of techno-logical and mechanical properties of high filled polyolefin compounds. Plast. Massy. 2018. N 7-8. P. 44-46 (in Russian). DOI: 10.35164/0554-2901-2018-7-8-44-46.
Kalinchev E.L., Sakovtseva M.B., Pavlova I.V., Kavokin E.I., Sakovich D.A. An effective approach to the creation of modern polymer composite materials. Polimer. Mater. 2008. N 3. P. 4-14 (in Russian).
Atlukhanova L.B., Kozlov G.V., Dolbin I.V. Relationship between nanofiller structure and properties of polymer nanocomposites: fractal model. Materialovedenie. 2019. N 7. P. 19-22 (in Russian). DOI: 10.31044/1684-579Х-2019-0-7-19-22.
Aloyev V.Z., Zhirikova Z.M., Tarchokova M.A. Effectiveness of use of nano fillers of different types in polymeric composites. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2020. V. 63. N 4. P. 81-85 (in Rus-sian). DOI: 10.6060/ivkkt.20206304.6158.
Sadasivuni K.K., Hegazy S.M., Abdullah A.M. Polymers in electronics. Materials, Techniques, and Future Developments. Polym. Sci. Innov. Applicat. 2020. Chap. 11. P. 365–392. DOI: 10.1016/B978-0-12-816808-0.00011-1.
Azarenkov N.A., Beresnev V.M., Pogrebnyak A.D. Nanostructured coatings and nanomaterials: Basics of production. Properties. Application areas. Features of the modern nanostructured direction in nanotechnology. M.: Knizh-nyj dom «Librokom». 2012. 368 p. (in Russian).
Allahverdyeva Kh.V., Kakhramanov N.T., Dadasheva E.V. Electrically conductive nanocomposites based on high density polyethylene and different types of carbon-containing fillers. Plast. Massy. 2023. 1(5-6). P. 53-56 (in Russian). DOI: 10.35164/0554-2901-2023-5-6-53-56.
Glazyrin A.B., Abdullin M.I., Basyrov A.A. Electrically conductive polymer materials for 3D printing. Vestn. Bashkir. Univ. 2016. V. 21. N 1. P. 81-85 (in Russian).
Kravchenko T.P., Gorbunova I.Y., Filatov S.N. Polypro-pylene-based nanostructured materials. Internat. Polym. Sci. Technol. 2017. V. 44. N 4. P. 45-47. DOI: 10.1177/0307174X170 4400409.
De Abreu Martins S., Reis J.M., Da Costa Mattos H. Infuence of graphite powder and carbon black weight percentages on the electrical properties of epoxy composite plates. Mater. Sci. Forum. 2016. V. 869. P. 366–370. DOI: 10.4028/www.scientific.net/MSF.869.366.
Kakhramanov N.T., Allahverdiyeva Kh.V., Gahramanli Yu.N., Mustafayeva F.A., Sadikhov N.M., Martynova G.S., Valimatova N.I., Gurbanova R.V. Segregated electrically conductive nanocomposites based on thermoplastic elastomers and graphite. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2024. V. 67. N 11. P. 122-137. DOI: 10.6060/ivkkt.20246711.7045.
Allahverdiyeva Kh.V., Kakhramanov N.T. Kinetic Regularities of Crystallization of Nanocomposites Based on Maleated High-Density Polyethylene and Graphite. Inorg. Mater.: Appl. Res. 2024. V. 15. N 4. P. 943-948. DOI: 10.1134/S2075113324700436.
Haghnegahdar M., Naderi G., Ghoreishy M.H.R. Electrical and thermal properties of a thermoplastic elastomer nano-composite based on polypropylene/ethylene propylene diene monomer/graphene. Soft Mater. 2017. V. 15. N 1. P. 82–94. DOI: 10.1080/1539445X.2016.1268622.
Iqbal M.Z., Abdala A.A., Mittal V. Processable conductive graphene/polyethylene nanocomposites: effects of graphene dispersion and polyethylene blending with oxidized polyethylene on rheology and microstructure. Polymers. 2016. V. 19. P. 143-155. DOI: 10.1016/j.polymer.2016.06.021.
Kakhramanov N.T., Allahverdiyeva Kh.V. Reactive Ex-trusion of Multifunctional Conducting Nanocomposites Based on Polypropylene Random Copolymer and Ethylene–Propylene Block Copolymer. Russ. J. Appl. Chem. 2023. V. 96. N 4. P. 441–452. DOI: 10.1134/S1070427223040079.
Allahverdiyeva Kh.V., Kakhramanov N.T., Martynova G.S., Mustafayeva F.A. New Approaches 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.
Allahverdiyeva Kh.V., Kakhramanov N.T., Martynova G.S., Mustafayeva F.A. Structural features and mechanism of crystallization of nanocomposites based on maleinated high density polyethylene and carbon black. Heliyon. 2023(9). e14829. DOI: 10.1016/j.heliyon.2023.e14829.
Boldyrev V.V., Avvakumov E.G. Fundamentals of mechanical activation, mechanosynthesis and mechanochemical technologies. Novosibirsk: Izd. SO RAN. 2009. 343 p. (in Russian).
Okhlopkova A.A. Adrianova O.A., Popov S.N. Modifica-tion of polymers with ultradispersed compounds. Yakutsk: YAF Izd-vo SO RAN. 2003. 224 p. (in Russian).
Mukhamedbaev A.A. Study of the influence of mechanical activation time on the properties of a multicomponent binder. Vestnik PNIPU. Stroitel'stvo Arhitektura. 2018. V. 9. N 3. P. 121-129 (in Russian). DOI: 10.15593/2224-9826/2018.3.
Mukhamedbaev A.A., Kamilov Kh.Kh., Tulaganov A.A., Mukhamedbaev Ag.A., Pirimov T.Zh. Criterion for determining the fineness of grinding of materials. Aktual'nye problemy himicheskoj tekhnologii: materialy respublikanskoj nauch.-prakt. konf., 8-9 aprelya 2014. Buhoro: BuhITI, 2014. P. 100 (in Russian).
Kakhramanov N.T., Allahverdiyeva Kh.V., Mustafayeva F.A. Structure and Properties of Conducting Composites Based on Polyolefins and Carbon Black. Russ. J. Appl. Chem. 2022. V. 95. N 8. P. 1146–1152. DOI: 10.1134/S1070427222080092.
Kakhramanov N.T., Allahverdiyeva Kh.V., Mustafayeva F.A., Nasibov Kh.N. Theoretical aspects of the injection molding process of multicomponent nanocomposites based on polyolefins. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2022. V. 65. N 1. P. 83-91. DOI: 10.6060/ivkkt.20226501.6451.
