О влиянии углеродных нанотрубок на физико-механические свойства полипропилена
Автор: Запороцкова И.В., Калиниченко В.Л., Кожитов Л.В., Запороцков П.А., Кислова Т.В.
Журнал: НБИ технологии @nbi-technologies
Рубрика: Инновации в металлургии и материаловедении
Статья в выпуске: 2 т.15, 2021 года.
Бесплатный доступ
В работе выполнены исследования основных физико-механических свойств образцов полипропилена, насыщенного углеродными нанотрубками, взятыми в разных концентрациях (0; 0,01; 0,05 и 0,1 мас. %), которые установили, что добавление УНТ в больших количествах негативно влияет на пределы прочности при растяжении и изгибе, что может быть связано с увеличением степени неоднородности структуры и появлением крупных агломератов, которые будут являться точками концентрации напряжения. С увеличением массовой доли углеродных нанотрубок в полимерном нанокомпозите увеличивается тангенс угла диэлектрических потерь, что приводит к лучшей проводимости образца, содержащего большее количество нанотрубок. Это может быть связано с тем, что нанотрубки становятся проводниками электрического тока в объеме матрицы полимера.
Пропилен, углеродные нанотрубки, предел прочности, композитные материалы, физико-механические свойства.
Короткий адрес: https://sciup.org/149138102
IDR: 149138102 | УДК: 678.86 | DOI: 10.15688/NBIT.jvolsu.2021.2.5
On the influence of carbon nanotubes on the physical and mechanical properties of polypropylene
One of the most interesting and promising materials of our time is carbon nanotubes. Most applications of nanotubes are associated with the possibility of combining them with other materials in the form of alloys, mixtures, composites or hybrid materials. In particular, the idea of including carbon nanotubes as a filler in various polymer-based matrices (for example, traditional polymers such as thermoplastics, thermosetting materials or elastomers, as well as conjugated polymers) for the formation of polymer/carbon nanotube nanocomposites has revolutionized materials science and engineering. The introduction of carbon nanotubes into the composite structure affects the structure and properties of the polymer binder, as well as the composite material as a whole. Currently, there are no experimental developments on the basis of which the introduction, distribution and stabilization of the dispersion of carbon nanotubes in polymer composites would be implemented in industrial technology. The development of the most effective methods for introducing carbon nanotubes into polymer materials and determining their effect on the physical and mechanical properties of polymers is an urgent and priority task. It is possible that these methods will be able to find application in the industrial production of polymer composite materials intended for use and operation in various extreme conditions (whether it is high temperatures, erosion, high force exposure or highly acidic/highly alkaline environments). The main physical and mechanical properties of polypropylene samples saturated with carbon nanotubes taken at different concentrations (0; 0.01; 0.05 and 0.1 wt. %), who found that the addition of CNT in large quantities negatively affects the tensile and bending strength limits, which may be associated with an increase in the degree of heterogeneity of the structure and the appearance of large agglomerates, which will be points of stress concentration. With an increase in the mass fraction of carbon nanotubes in the polymer nanocomposite, the tangent of the dielectric loss angle increases, which leads to better conductivity of the sample containing a larger number of nanotubes. This may be due to the fact that nanotubes become conductors of electric current in the volume of the polymer matrix.
Список литературы О влиянии углеродных нанотрубок на физико-механические свойства полипропилена
- Влияние малых добавок углеродных нанотрубок на механические свойства эпоксидных полимеров при статических и динамических нагрузках / А. Е. Тарасов, Э. Р. Бадамшина, Д. В. Анохин [и др.] // Журнал технической физики. – 2018. – Т. 88, вып. 1. – Режим доступа: http://journals.ioffe.ru/articles/viewPDF/45478 (дата обращения: 14.04.2021).
- Дьячков, П. Н. Электронные свойства и применение нанотрубок / П. Н. Дьячков. – М. : Бином. Лаборатория знаний, 2014. – 488 с.
- Елецкий, А. В. Механические свойства углеродных наноструктур и материалов на их основе / А. В. Елецкий // УФН. – 2007. – Т. 177, вып. 3. – С. 233–274. – Режим доступа: https://www.ufn.ru/ru/articles/2007/3/a/ (дата обращения: 23.02.2021).
- Лозовик, Ю. Е. Свойства и нанотехнологические применения нанотрубок / Ю. Е. Лозовик, А. М. Попов // УФН. – 2007. – Т. 177, вып. 3. – С. 786–799.
- Павлова, Ю. Р. Получение полимер-углеродных композитов, модифицированных углеродными нанотрубками / Ю. Р. Павлова. – Челябинск, 2018. – 82 с. – Электрон. дан. – Режим доступа: https://dspace.susu.ru/xmlui/bitstream/handle/0001.74/23518/2018_243_pavlovayr.pdf?sequence=1 (дата обращения: 23.04.2021).
- Раков, Э. Г. Химия и применение углеродных нанотрубок / Э. Г. Раков // Успехи химии. – 2001. – Т. 70, вып. 10. – С. 934–973.
- A tunable carbon nanotube electromechanical oscillator / V. Sazonova, Y. Yaish, H. Üstünel [et al.] // Nature. – 2004. – Vol. 431. – P. 284–287.
- Berber, M. Carbon Nanotubes. Current Progress of their Polymer Composites / M. Berber. – Intech Open, 2016.
- Kim, D. Multiwall carbon nanotubes / D. Kim // Encyclopedia of nanoscience and nanotechnology / ed. by H. S. Nalwa. – Amer. Sci. Publ., 2004. – Vol. 4. – P. 879–894.
- Kukovecz, A. Sin gle wall car bon nanotubes /A. Kukovecz, Z. Konya, I. Kiricsi // En cyclopedia of nan oscien ce an d nanotechnology / ed. by H. S. Nalwa. – Amer. Sci. Publ., 2004. – Vol. 9. – P. 923–946