Дослідження впливу концентраційних чинників на процес хімічної металізації порошкоподібного полівінілхлориду

Автор(и)

  • Volodymyr Moravskyi Національний університет “Львівська політехніка” вул. С. Бандери, 12, м. Львів, Україна, 79013, Україна https://orcid.org/0000-0001-8524-6269
  • Anastasiia Kucherenko Національний університет “Львівська політехніка” вул. С. Бандери, 12, м. Львів, Україна, 79013, Україна https://orcid.org/0000-0001-5718-1103
  • Marta Kuznetsova Національний університет “Львівська політехніка” вул. С. Бандери, 12, м. Львів, Україна, 79013, Україна https://orcid.org/0000-0002-0492-2243
  • Iryna Dziaman Національний університет “Львівська політехніка” вул. С. Бандери, 12, м. Львів, Україна, 79013, Україна https://orcid.org/0000-0002-5515-9305
  • Oleksandr Grytsenko Національний університет “Львівська політехніка” вул. С. Бандери, 12, м. Львів, Україна, 79013, Україна https://orcid.org/0000-0001-8578-4657
  • Ludmila Dulebova Технічний університет в Кошицах вул. Літня, 9, м. Кошице, Словаччина, 04200, Словаччина https://orcid.org/0000-0001-6805-3350

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.131446

Ключові слова:

концентрація розчинів, оптимізація, металополімерні композити, функціональні композити, полівінілхлорид, хімічне відновлення, металеві наповнювачі

Анотація

Проведено дослідження впливу концентрації компонентів розчинів хімічної металізації на процес відновлення міді на активованій полівінілхлоридній поверхні. Встановлено, що зміною концентрації сульфату міді, трилону Б і формальдегіду можна ефективно впливати на процес металізації. Показано, що в результаті втрати розчинами хімічної металізації стабільності і утворення колоїдних розчинів не вдається одержати металізовану полімерну сировину, оскільки відновлення міді відбувається в об’ємі розчину. Відновлення міді в об’ємі розчину викликано присутністю нерозчинних колоїдних частинок гідроксиду міді, які є центрами початку відновлення міді. На таких центрах відновлення міді відбувається в результаті реакції взаємодії з формальдегідом і високим виходом водню. Встановлено, що формування мідного покриття на активованій полімерній поверхні відбувається лише у випадку коли мольна концентрація трилону Б є рівною або більшою концентрації CuSO4., тобто при використанні істинних розчинів хімічної металізації. Основним чинником, що визначає стабільність розчинів хімічної металізації є комплексоутворення. Показано, що концентрація трилону Б нижче 40 ммоль/л є недостатньою для зв’язування усіх іонів Cu2+ в комплекс, який перешкоджає утворенню нерозчинного гідроксиду міді в лужному середовищі. Зростання концентрації трилону Б вище 53 ммоль/л позначається на зменшенні частки міді, яка перебуває у формі гідроксиду і утворенні істинних розчинів. Встановлено, що основний вплив на механізм відновлення міді у випадку істинних розчинів має концентрація сульфату міді і лугу. Зростання значення рН розчинів хімічної металізації вище 12 позначається на збільшенні частки міді, що відновлюється в результаті обмінної реакції з цинком

Біографії авторів

Volodymyr Moravskyi, Національний університет “Львівська політехніка” вул. С. Бандери, 12, м. Львів, Україна, 79013

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра хімічної технології переробки пластмас

Anastasiia Kucherenko, Національний університет “Львівська політехніка” вул. С. Бандери, 12, м. Львів, Україна, 79013

Інженер

Кафедра хімічної технології переробки пластмас

Marta Kuznetsova, Національний університет “Львівська політехніка” вул. С. Бандери, 12, м. Львів, Україна, 79013

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра теплотехніки, теплових та атомних електричних станцій

Iryna Dziaman, Національний університет “Львівська політехніка” вул. С. Бандери, 12, м. Львів, Україна, 79013

Кандидат технічних наук

Кафедра хімічної технології переробки пластмас

Oleksandr Grytsenko, Національний університет “Львівська політехніка” вул. С. Бандери, 12, м. Львів, Україна, 79013

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра хімічної технології переробки пластмас

Ludmila Dulebova, Технічний університет в Кошицах вул. Літня, 9, м. Кошице, Словаччина, 04200

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра автомобільного виробництва

Посилання

  1. Moravskyi, V. S. (2016). Metalizatsiya polivinilkhlorydnoho plastykatu khimichnym vidnovlenniam v rozchynakh. Visnyk Natsionalnoho universytetu “Lvivska politekhnika”. Seriya: Khimiya, tekhnolohiya rechovyn ta yikh zastosuvannia, 841, 405–409.
  2. Moravskyi, V. S., Dziaman, I. Z., Suberliak, S. A., Grytsenko, O. M., Kuznetsova, M. Y. (2017). Features of the production of metal-filled composites by metallization of polymeric raw materials. 2017 IEEE 7th International Conference Nanomaterials: Application & Properties (NAP). doi: 10.1109/nap.2017.8190265
  3. Chen, H., Ginzburg, V. V., Yang, J., Yang, Y., Liu, W., Huang, Y. et. al. (2016). Thermal conductivity of polymer-based composites: Fundamentals and applications. Progress in Polymer Science, 59, 41–85. doi: 10.1016/j.progpolymsci.2016.03.001
  4. Bishay, I. K., Abd-El-Messieh, S. L., Mansour, S. H. (2011). Electrical, mechanical and thermal properties of polyvinyl chloride composites filled with aluminum powder. Materials & Design, 32 (1), 62–68. doi: 10.1016/j.matdes.2010.06.035
  5. Xue, Q. (2004). The influence of particle shape and size on electric conductivity of metal–polymer composites. European Polymer Journal, 40 (2), 323–327. doi: 10.1016/j.eurpolymj.2003.10.011
  6. Li, H., John, J. V., Byeon, S. J., Heo, M. S., Sung, J. H., Kim, K.-H., Kim, I. (2014). Controlled accommodation of metal nanostructures within the matrices of polymer architectures through solution-based synthetic strategies. Progress in Polymer Science, 39 (11), 1878–1907. doi: 10.1016/j.progpolymsci.2014.07.005
  7. Nikzad, M., Masood, S. H., Sbarski, I. (2011). Thermo-mechanical properties of a highly filled polymeric composites for Fused Deposition Modeling. Materials & Design, 32 (6), 3448–3456. doi: 10.1016/j.matdes.2011.01.056
  8. Luyt, A. S., Molefi, J. A., Krump, H. (2006). Thermal, mechanical and electrical properties of copper powder filled low-density and linear low-density polyethylene composites. Polymer Degradation and Stability, 91 (7), 1629–1636. doi: 10.1016/j.polymdegradstab.2005.09.014
  9. Park, H. J., Badakhsh, A., Im, I. T., Kim, M.-S., Park, C. W. (2016). Experimental study on the thermal and mechanical properties of MWCNT/polymer and Cu/polymer composites. Applied Thermal Engineering, 107, 907–917. doi: 10.1016/j.applthermaleng.2016.07.053
  10. Pang, H., Xu, L., Yan, D.-X., Li, Z.-M. (2014). Conductive polymer composites with segregated structures. Progress in Polymer Science, 39 (11), 1908–1933. doi: 10.1016/j.progpolymsci.2014.07.007
  11. Grytsenko, O. M., Suberlyak, O. V., Moravskyі, V. S., Hayduk, A. V. (2016). Investigation of nickel chemical precipitation kinetics. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1 (6 (79)), 26–31. doi: 10.15587/1729-4061.2016.59506
  12. Grytsenko, O., Spišák, E., Dulebová, Ľ., Moravskii, V., Suberlyak, O. (2015). Sorption Capable Film Coatings with Variable Conductivity. Materials Science Forum, 818, 97–100. doi: 10.4028/www.scientific.net/msf.818.97
  13. Tekce, H. S., Kumlutas, D., Tavman, I. H. (2007). Effect of Particle Shape on Thermal Conductivity of Copper Reinforced Polymer Composites. Journal of Reinforced Plastics and Composites, 26 (1), 113–121. doi: 10.1177/0731684407072522
  14. Biswas, S., Kar, G. P., Bose, S. (2015). Engineering nanostructured polymer blends with controlled nanoparticle location for excellent microwave absorption: a compartmentalized approach. Nanoscale, 7 (26), 11334–11351. doi: 10.1039/c5nr01785h
  15. Huang, X., Dai, B., Ren, Y., Xu, J., Zhu, P. (2015). Preparation and Study of Electromagnetic Interference Shielding Materials Comprised of Ni-Co Coated on Web-Like Biocarbon Nanofibers via Electroless Deposition. Journal of Nanomaterials, 2015, 1–7. doi: 10.1155/2015/320306
  16. Gargama, H., Thakur, A. K., Chaturvedi, S. K. (2015). Polyvinylidene fluoride/nickel composite materials for charge storing, electromagnetic interference absorption, and shielding applications. Journal of Applied Physics, 117 (22), 224903. doi: 10.1063/1.4922411
  17. Joseph, N., Thomas Sebastian, M. (2013). Electromagnetic interference shielding nature of PVDF-carbonyl iron composites. Materials Letters, 90, 64–67. doi: 10.1016/j.matlet.2012.09.014
  18. Joseph, N., Singh, S. K., Sirugudu, R. K., Murthy, V. R. K., Ananthakumar, S., Sebastian, M. T. (2013). Effect of silver incorporation into PVDF-barium titanate composites for EMI shielding applications. Materials Research Bulletin, 48 (4), 1681–1687. doi: 10.1016/j.materresbull.2012.11.115
  19. Bhattacharya, S. K. (1986). Metal-Filled Polymers: Properties and Applications. New York, Basel, 376.
  20. Delmonte, J. (1990). Metal Polymer Composites. Springer, Boston, MA, 250. doi: 10.1007/978-1-4684-1446-2
  21. Toker, D., Azulay, D., Shimoni, N., Balberg, I., Millo, O. (2003). Tunneling and percolation in metal-insulator composite materials. Physical Review B, 68 (4). doi: 10.1103/physrevb.68.041403
  22. Lee, S. H., Yu, S., Shahzad, F., Hong, J. P., Kim, W. N., Park, C. et. al. (2017). Highly anisotropic Cu oblate ellipsoids incorporated polymer composites with excellent performance for broadband electromagnetic interference shielding. Composites Science and Technology, 144, 57–62. doi: 10.1016/j.compscitech.2017.03.016
  23. Al-Saleh, M. H., Gelves, G. A., Sundararaj, U. (2011). Copper nanowire/polystyrene nanocomposites: Lower percolation threshold and higher EMI shielding. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, 42 (1), 92–97. doi: 10.1016/j.compositesa.2010.10.003
  24. Kim, H.-R., Fujimori, K., Kim, B.-S., Kim, I.-S. (2012). Lightweight nanofibrous EMI shielding nanowebs prepared by electrospinning and metallization. Composites Science and Technology, 72 (11), 1233–1239. doi: 10.1016/j.compscitech.2012.04.009
  25. Arranz-Andrés, J., Pérez, E., Cerrada, M. L. (2012). Hybrids based on poly(vinylidene fluoride) and Cu nanoparticles: Characterization and EMI shielding. European Polymer Journal, 48 (7), 1160–1168. doi: 10.1016/j.eurpolymj.2012.04.006
  26. Arranz-Andrés, J., Pulido-González, N., Fonseca, C., Pérez, E., Cerrada, M. L. (2013). Lightweight nanocomposites based on poly(vinylidene fluoride) and Al nanoparticles: Structural, thermal and mechanical characterization and EMI shielding capability. Materials Chemistry and Physics, 142 (2-3), 469–478. doi: 10.1016/j.matchemphys.2013.06.038
  27. Moravskyi, V., Dziaman, I., Suberliak, S., Kuznetsova, M., Tsimbalista, T., Dulebova, L. (2017). Research into kinetic patterns of chemical metallization of powder­like polyvinylchloride. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4 (12 (88)), 50–57. doi: 10.15587/1729-4061.2017.108462
  28. Shalkauskas, M. (1985). Himicheskaya metallizaciya plastmass. Leningrad, 144.

##submission.downloads##

Опубліковано

2018-05-17

Як цитувати

Moravskyi, V., Kucherenko, A., Kuznetsova, M., Dziaman, I., Grytsenko, O., & Dulebova, L. (2018). Дослідження впливу концентраційних чинників на процес хімічної металізації порошкоподібного полівінілхлориду. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3(12 (93), 40–47. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.131446

Номер

Том 3 № 12 (93) (2018): Матеріалознавство

Розділ

Матеріалознавство

Ліцензія

Авторське право (c) 2018 Volodymyr Moravskyi, Anastasiia Kucherenko, Marta Kuznetsova, Iryna Dziaman, Oleksandr Grytsenko, Ludmila Dulebova

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.