Вплив вуглецьвмісної магнітної нанодисперсної добавки на структуру та електрофізичні властивості композитних монониток на основі поліпропілену

  • Л. С. Дзюбенко Інститут хімії поверхні ім. О.О.Чуйка Національної академії наук України
  • П. П. Горбик Інститут хімії поверхні ім. О.О.Чуйка Національної академії наук України
  • О. О. Сап'яненко Інститут хімії поверхні ім. О.О.Чуйка Національної академії наук України
  • Н. М. Резанова Київський національний університет технологій та дизайну
Ключові слова: поліпропілен, залізовмісна волокниста вуглецева нанодисперсна добавка, мононитка, орієнтаційне витягування, магнітні властивості, діелектрична проникність

Анотація

Одержано композитні мононитки на основі поліпропілену (ПП) та залізовмісної волокнистої вуглецевої нанодисперсної добавки зі співвідношенням компонентів Fe/C, рівним  50/50. Вміст добавки складав 5,0 %  мас. Суміш ізотактичного ПП та добавки гомогенізували в розплаві за допомогою лабораторного одношнекового екструдера. Температура  по зонах екструдера складала 230 – 250 °С. Стренги приймали у ванну з водою та піддавали ножовому гранулюванню. Гранули сушили на повітрі впродовж 5 год за кімнатної температури, а потім – у термовакуумній шафі за  80±5 °С впродовж 3 год. Із гранул на лабораторному стенді за 190 °С одержували мононитку товщиною 1 мм. З цієї  мононитки формували мононитки з різними значеннями величин фільєрного витягування (Фв, %). Фв монониток складала 300 та 500 %. Сформовані мононитки піддавали термоорієнтаційному витягуванню за 150 °С. Нитки з Фв, рівною 300 %, витягували до кратності витяжки λ, що дорівнює 6, а нитки з Фв=500 %, – до λ=4. Для композитної нитки термоорієнтаційне витягування вдалось здійснити до такої ж кратності, що і для мононитки з вихідного ПП. Проте в процесі формування та термоорієнтаційного витягування композитної нитки спостерігалося більше обривань порівняно з ниткою з вихідного ПП. Дослідження структури методом СЕМ виявило мікрофібрилярну структуру композитної нитки. Оптична мікроскопія показала певну нерівномірність розподілу частинок добавки в поліпропіленовій матриці, що може призводити до нерівномірного розподілу напружень за прикладання навантаження. Виявлено, що для композитної мононитки  електропровідність за даного вмісту добавки відсутня. Дійсна ε′ та уявна ε″ складові комплексної діелектричної проникності на частоті 9 ГГц складають 2,1 та 0,2 відповідно. Встановлено, що вихідна, невитягнута, композитна мононитка має задовільні магнітні властивості (σs=0,5 Гс·см3/г,  Hc=695 Е). Дійсна m′ та уявна m″ складові комплексної магнітної проникності мають значення 1,1 та 0,02 відповідно.

Посилання

1. The Electrical Conductive Fibers, Those Properties and Use: Reviewing and Inf. Ser.: "Industry of Chemical Fibers". Moscow, NIITEKhIM , 1977, 40 p. (in Russian).

2. Krikorov V.S., Kolmakova L.A. The Electrically Conductive Polymer Materials. (Moscow, Energatomizdat (Atom Energy Publishers), 1984) (in Russian).

3. Gul' V.Ye., Schenfill L.Z. The Electrically Conductive Polymer Compositions. (Moscow, Khimiya (Chemistry), 1984) (in Russian).

4. Mishchenko V., Tkachev A.G. The Carbon Nanomaterials: Industry, Properties and Use of Those. (Moscow, Mashynostroyeniye (Machines Building or Engines Building, 2008) (in Russian).

5. The Physics of Surface (Ed. by M.T. Kartel' and V.V. Lobanov) (Kiev, O.O.Chuiko Institute for Surface Chemistry, NAS of Ukraine, JSC Interservice, 2015), Vol.2 (in Russian).

6. Kablov Ye.N., Kondrashov S.V., Yurkov G.Yu. The Prospective Applications of Carbon-Containing Nanoparticles in Binders for Polymer Composite Materials. Rossiyskiye Nanotekhnologiyi (Russian Nanotechnologies). 2013. 8(3): 28 (in Russian). https://doi.org/10.1134/S1995078013020080

7. Moskalyuk O.A., Alyoshyn A.N., Tsobkallo Ye.S., Krestinin A.V., Yudin V.Ye. The Electrical Conductivity of Polypropylene Fibers Filled with Dispersed Carbon Fillers. Fizika Tverdogo Tela (Physics of Solid State). 2012. 54(10): 1'993 (in Russian). https://doi.org/10.1134/S1063783412100253

8. Tsobkallo Ye.S.,, Stepashkina A.S., Moskalyuk O.A., Yudin V.Ye., Ivan'kova Ye.M., Alyoshyn A.N. The Influence of Shape and Dimensions of Electrical Conductive Nanoparticles on Properties of Composite Materials, Prepared on Thermoplastic-Based Matrix. Compilation of Science Works. Physical Chemistry of Polymers: Synthesis, Structure and Use. Tver', Publishing Office of State University. 2013. 19: 11 (in Russian).

9. Kondrashov S.V., Gunyayeva A.G., Shashkeyev K.A., Barinov D.Ya.,Soldatov M.Ya., Shevchenko V.G., Muzzafarov A.M. The Hybrid Electrical Conductive Polymer Composite Materials Based on Non-Covalent and Functionalized Carbon Nanotubes. Trudy VIAM (VIAM Science Works). 2016. 2 (38): 81 dx.doi.org/10.18577/223076-6046-201'6-0-2-10-10 (in Russian).

10. Nishchenko M. M., Mykhailova H. Yu., Prikhodko G. P., Dashevskyi M. M. an81d Nakonechna O. I. Peculiarities of Electrical Conductivity of Metal/Carbon Nanotubes Array. Metallofiz. Noveishie Tekhnol. 2018. 40(6): 749 (in Russian).. https://doi.org/10.15407/mfint.40.06.0749

11. Sedov O.M., Kholod V.V., Makhno S.M., Lisova O.M., Abramov M.V.,

Turans'ka S.P., Gorbyk P.P. Structure and Properties of Nanoscale and Mesoscopic Materials.Metalophysics and Adv. Technologies. 2019. 41(9): 1153. https://doi.org/10.15407/mfint.41.09.1153

12. Borisenko N.V., Bogatyryov V.M., Dubrovin I.V., Abramov N.V., Gayevaya M.V., Gorbik P.P. The Synthesis and Properties of Magnetic-Sensitive Nanocomposites Based on Iron and Silicium Oxides// Physico-Chemistry of Nanomaterials and Supramolecular Structures// Ed. by A.P. Shpak and P.P. Gorbik. Vol.1 (Kiev, Naukova Dumka (Scientific Opinion, 2007) (in Russian).

Опубліковано
2021-11-28
Як цитувати
Дзюбенко, Л. С., Горбик, П. П., Сап’яненко, О. О., & Резанова, Н. М. (2021). Вплив вуглецьвмісної магнітної нанодисперсної добавки на структуру та електрофізичні властивості композитних монониток на основі поліпропілену. Поверхня, (13(28), 197-205. https://doi.org/10.15407/Surface.2021.13.197
Розділ
Наноматеріали і нанотехнології