ВЛИЯНИЕ ВОЛОКНИСТОГО НАПОЛНИТЕЛЯ НА УСТАНОВЛЕНИЕ ВЗАИМОСВЯЗИ СТРУКТУРА-СВОЙСТВА В ТЕРМОПЛАСТИЧНЫХ ЭЛАСТОМЕРАХ
Аннотация
В работе представлены результаты исследования влияния волокнистого базальта на физико-механические свойства термоэластопластов на основе полипропилена и бутадиен-стирольного эластомера (СКС). Содержание эластомера в смеси с полипропиленом варьировалось в пределах 10–70% масс. Определена закономерность изменения предела прочности и текучести в зависимости от содержания эластомера. Установлено, что при 30% масс. эластомера происходит инверсия фаз с образованием термоэластопласта. Количество волокнистого базальта в композите варьировалось в пределах 5,0–30% масс. Показано влияние содержания волокнистого базальта на закономерность изменения предела прочности при растяжении для композитов на основе ПП+30% масс. СКС и ПП+40% масс. СКС. Изучено влияние серы и дикумила пероксида на процесс вулканизации композитов с различным содержанием волокнистого базальта. Содержание дикумила пероксида варьировалось в пределах 0,25 – 0,5% по массе. Определены оптимальные концентрации компонентов смеси, при которых достигаются наиболее высокие прочностные показатели в зависимости от содержания наполнителя и вулканизующих агентов. Определены температурные области фазового перехода первого рода рассматриваемых композитов в зависимости от содержания волокнистого наполнителя и вулканизующих агентов. Показано, что с увеличением содержания наполнителя при последующей вулканизации смеси температура размягчения композитов резко возрастает. Методом дериватографии определены теплофизические характеристики композитов на основе термоэластопластов. Показано, что введение волокнистого базальта и серная вулканизация практически не приводят к существенному изменению температуры плавления композиционных материалов и степени их кристалличности. Из полученных данных сделано предположение, что серная вулканизация происходит в основном в аморфной области, т.е. в массе эластомерной составляющей.
Для цитирования:
Кахраманов Н.Т., Нуралиева Г.Х., Аллахвердиева Х.В., Мустафаева Ф.А., Гасанова А.А., Абдалова С.Р. Влияние волокнистого наполнителя на установление взаимосвязи структура-свойства в термопластичных эластомерах. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2026. Т. 69. Вып. 7. С. 124-137. DOI: 10.6060/ivkkt.20266907.7048.
Литература
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.
Sadasivuni K.K., Hegazy S.M., Abdullah A.M. Materials, Techniques, and Future Developments. Polym. Sci. Innov. Appl. 2020. V. 11. P. 365–392. DOI: 10.1016/B978-0-12-816808-0.00011-1.
Zuo Y., Zhang J., Zhu M., Liu L. Electrode material effect on electromechanical properties of dielectric elastomers in different ambient humidity. Europhys. Lett. 2022. V. 137. P. 37001. DOI: 10.1209/0295-5075/ac5225.
Guseynova Z.N., Kahramanov N. T., Hasanova A. A., Allahverdiyeva Kh. V., Mustafayeva F.A., Osipchik V.S. Reactive extrusion of dynamic elastoplastics on the basis of thermoplastic polyolefins and butyl rubber. Chem. Probl. 2019. V. 17. P. 267-274. DOI: 10.32737/2221-8688-2019-2-267-274.
Allahverdiyeva K.V., Kakhramanov N.T., Namazly U.V. Thermomechanical Properties of Composites Based on High-Density Polyethylene and Aluminum. Polym. Sci. Ser. D. 2021. V. 14. P. 598–602. DOI: 10.1134/S1995421222010026.
Sanghvi M.R., Tambare O.H., More A.P. Performance of various fillers in adhesives applications: a review. Polym. Bull. 2022. V. 79. P. 10491–10553. DOI: 10.1007/s00289-021-04022-z.
Kurbanova R.V., Kakhramanov N.T. Hybrid Nanocomposites Based on High-Density Functionalized Polyethylene and Sized Bentonite. Polym. Sci., Ser. D. 2020. V. 13. P. 106–111. DOI: 10.1134/S1995421220010128.
Chaurasia A., Mulik R.S., Parashar A. Polymerbased nanocomposites for impact loading: A review. Mech. Adv. Mater. Struct. 2022. V. 29. P. 2581–2606. DOI: 10.1080/ 15376494.2021.1871688.
Aslamazova T.R., Kotenev V.A., Lomovskaya N.Y., Lomovskoi V.A., Tsivadze A.Y. Effect of metal fillers on relaxation processes in elastomers. Theor. Found. Chem. Eng. 2020. V. 54. P. 1205-1214. DOI: 10.1134/S0040579520060020.
Allahverdiyeva K.V., Kakhramanov N.T., Gurbanova R.V. Structural, electrical, and physical–mechanical properties of composites obtained based on filled polyolefins and thermoplastic elastomers. RSC Adv. 2025. V. 15. N 9. P. 6541-6563. DOI: 10.1039/d5ra00105f.
Gurbanova R., Kakhramanov N., Asadova E. Problem State of Obtaining, Structure Modification and Application of Polymer Nanocomposites: A Review. J. Chem. Soc.Pakistan. 2025. V. 47. P. 91-91. DOI: 10.52568/001621/JCSP/47.01.2025.
Ilyas R.A., Nurazzi N.M., Norrrahim M.N.F. Fiber-Reinforced Polymer Nanocomposites. Nanomaterials. 2022. V. 12. P. 3045. DOI: 10.3390/nano12173045.
Kakhramanov N.T., Kurbanova R.V., Kakhramanly Y.N. Structure and Physical-Mechanical Properties of Nano-hybrid Based on Ethylene-Propylene Block Copolymer and Dressed Clinoptilolite. Mech. Compos Mater. 2025. V. 60. P. 1195–1206. DOI: 10.1007/s11029-025-10254-1.
Jubinville D., Esmizadeh E., Saikrishnan S., Tzoganakis C., Mekonnen T. A comprehensive review on global pro-duction and recycling methods of polyolefin (PO) based products and their postrecycling applications. Sustain. Mater. Technol. 2020. V. 25. P. e00188. DOI: 10.1016/j.susmat.2020.e00188.
Cherdynceva S.V., Belousov S.I., Krasheninnikov S.V. Effect of organic montmorillonite modifier on physical and chemical properties of polyamide-6-based nanocomposites obtained by meltblown mixtures. Plast. Massy – Plastics. 2013. N 5. P. 39-43 (in Russian)
Kakhramanov N., Allahverdiyeva K., Gahramanli Y., Mustafayeva F., Martynova G. Physical–mechanical properties of multifunctional thermoplastic elastomers based on polyolefins and styrene-butadiene elastomer. J. Elast. Plastics. 2022. V. 55, N 2. P. 279-302. DOI: 10.1177/00952443221147030.
Datta S. Rubber–Plastic Blends: Structure–Property Rela-tionship. In: Encyclopedia of Polymer Blends. Ed. by A.I. Isayev. 2016. DOI: 10.1002/9783527653966.ch4.
Mastalygina E., Varyan I., Kolesnikova N., C. Gonzalez M.I., Popov A. Effect of Natural Rubber in Polyethylene Composites on Morphology. Mechanical Properties and Bi-odegradability. Polymers. 2020. V. 12. P. 437. DOI: 10.3390/polym12020437.
Wickramaarachchi W., Walpalage S., Egodage S. Effect of particulate fillers on natural rubber/high-density polyethylene blends for roofing application. Polym. Polym. Comp. 2020. V. 29. N 6. P. 763-769. DOI: 10.1177/0967391120934615.
Varyan I., Kolesnikova N., Xu H., Tyubaeva P., Popov A. Biodegradability of Polyolefin-Based Compositions: Ef-fect of Natural Rubber. Polymers. 2022. V. 14. N 3. P. 530. DOI: 10.3390/polym14030530.
Tilokavichai V., Pannarungsee O., Luangchuang P., Nakaramontri Y. Effects of Recycled Polyethylene on Natural Rubber Composite Blends Filled with Aluminum Trihydroxide and Polyurethane Waste: Mechanical and Dynamic Mechanical Properties, Flammability. Polymers. 2024. V. 16. N 12. P. 1657. DOI: 10.3390/polym16121657.
Matsumoto T., Shimizu Y., Nishino T. Analyses of the Adhesion Interphase of Isotactic Polypropylene Using Hot-Melt Polyolefin Adhesives. Macromolecules. 2021. V. 54. P. 7226–7233. DOI: 10.1021/acs.macromol.1c00647.
Popelka A., Krupa I., Nov´ak I. Improvement of aluminum/polyethylene adhesion through corona discharge. J. Phys. D: Appl. Phys. 2016. V. 50. P. 035204. DOI: 10.1088/1361-6463/50/3/035204.
Rajesh K., Crasta V., Kumar N.B.R., Rekha P.D. Structural, optical, mechanical and dielectric properties of titanium dioxide doped PVA/PVP nanocomposite. J. Polym. Res. 2019. V. 26. P. 99. DOI: 10.1007/s10965-019-1762-0.
Berlin A.A. Principles of creating composite materials. M.: Khimiya. 1990. 240 p. (in Russian).
Tinh N.K., Chalaya N.M., Osipchik V.S. Polypropylene composites filled with glass microspheres and basalt fiber. Plast. Massy – Plastics. 2020. N 9-10. P. 72-76 (in Russian). DOI: 10.35164/0554-2901-2020-9-10-72-76.
Kakhramanov N.T., Nuraliyeva G.H., Gahramanly Yu.N., Martynova G.S. Thermal deformation characteristics of composites based on fibrous basalt and polypropylene. Proc. Petrochem. Oil Refin. 2024. V. 25. N 3. P. 721-731. DOI: 10.62972/1726-4685.2024.3.721.
Fasce L.A., Pettarin V., Marano C. Biaxial yielding of polypropylene/elastomeric polyolefn blends: efect of elastomer content and thermal annealing. Polym. Eng. Sci. 2008. V. 48. P. 1414–1423. DOI: 10.1002/pen.21107.
Das T., Roy S. Heat sensing thermoplastic elastomer based on polyolefns for encapsulation applications. Thermoplast. Elastom.-Synth. Appl. 2015. DOI: 10.5772/61691.
Salmah H., Ismail H. The effect of fller loading and maleated polypropylene on properties of rubberwood flled poly-propylene/natural rubber composites. J. Reinf. Plast. Compos. 2008. V. 27. P. 1867–1876. DOI: 10.1177/0731684407081382.
Spontak R.J., Patel N.P. Thermoplastic elastomers: fundamentals and applications. Curr. Opin. Coll. Interface Sci. 2000. V. 5. P. 333–340. DOI: 10.1016/s1359-0294(00)00070-4.
Ulitin N.V., Deberdeev T.R. Some viscoelastic properties of densely cross-linked network polymers. Theoretical calculation. Plast. Massy – Plastics. 2012. N 2. P. 34-39 (in Rus-sian).
Lyamkin D.N., Skroznikov S.V., Zhemerikin A.N. The influence of the cross-linking method on the stability of the chemical mesh of polyethylene insulation of cable products under thermomechanical influence. Plast. Massy – Plastics. 2012. N 2. P. 25-28 (in Russian).
Dyakonov A.A., Danilova S.N., Vasiliev A.P., Okhlopkova A.A., Sleptsova S.A., Vasilyeva A.A. Study of the influence of sulfur, diphenylguanidine and 2-mercaptobenzothiazole on the physical and mechanical prop-erties and structure of ultra-high molecular weight polyethylene. Perspektiv. Mater. 2020. V. 1. P. 43-53 (in Russian). DOI: 10.30791/1028-978X-2020-1-43-53.
Kakhramanov N.T., Gasanova A.A., Allahverdiyeva Kh.V., Alkhazov T.I. Thermomechanical properties of nanocomposites and their vulkanizates based on low-density polyethylene filled with thermal ash. Inorg. Mater.: Appl. Res. 2022. V. 13. N 4. P. 1038-1042. DOI: 10.1134/S2075113322040153.
Kakhramanov N.T., Huseynova Z.N., Mammadov B.A., Mustafayeva F.A. Physical-mechanical properties of dy-namically vulcanized elastoplastics based on high density polyethylene and nitrile butadiene rubber. Mech. Comp. Mater. 2023. V. 59. N 1. P. 159-168. DOI: 10.1007/s11029-023-10088-9.
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 elec-trically 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.
Kakhramanov N.T., Hasanova А.А., Allahverdiyeva Kh.V., Mustafayeva F.A., Abdalova S.R. Physical - me-chanical 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.
