Встановлення впливу типу мікро- та нанонаповнювачів на теплофізичні властивості високотеплопровідних полімерних композитів на основі поліаміду 6
DOI:
https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.263417Ключові слова:
полімерні мікро- і нанокомпозити, вуглецеві нанотрубки, коефіцієнт теплопровідності, питома теплоємністьАнотація
Об'єктом дослідження є теплофізичні властивості полімерних мікро- та нанокомпозитів, а також взаємозв'язок їх теплопровідності зі структурними характеристиками при використанні різних типів наповнювачів. Виконано комплекс експериментальних досліджень теплопровідності і питомої теплоємності полімерних мікро- і нанокомпозиційних матеріалів для поліаміда 6 та вуглецевих нанотрубок, міді і алюмінію в якості матриці і наповнювачів. При отриманні композитів застосовувався метод, який базується на змішуванні компонентів у розплаві полімеру Вміст наповнювачів змінювався від 0,3 до 10 %, температура композиційних матеріалів – від 305 до 500 K.
Одержано експериментальні залежності коефіцієнтів теплопровідності досліджуваних композитів від вмісту наповнювача. Встановлено, що за значенням цих коефіцієнтів у порядку їх зменшення вказані композиційні матеріали ранжуються таким чином: композити з наповнювачами з вуглецевими нанотрубками, міддю та алюмінієм. Виявлено, що при застосуванні матриці з поліаміду 6 спостерігається тільки один поріг перколяції.
Досліджено закономірності зміни питомої теплоємності композитів, що розглядаються, від їх температури при варіюванні в вищевказаних межах вмісту наповнювачів.
Виконано аналіз впливу вмісту наповнювачів на ступінь кристалічності полімерної матриці досліджуваних композиційних матеріалів. Показано, що зі збільшенням вмісту наповнювачів ступінь кристалічності зменшується. Встановлено залежність між теплопровідними властивостями композитів, що розглядаються, і вказаним ступенем кристалічності. Більшим значенням теплопровідності композитів відповідають нижчі величини ступеня кристалічності.
Отримані результати можуть широко використовуватися при розробці композитів високотеплопровідних для різних інженерних додатків
Посилання
- Xu, X., Chen, J., Zhou, J., Li, B. (2018). Thermal Conductivity of Polymers and Their Nanocomposites. Advanced Materials, 30 (17), 1705544. doi: https://doi.org/10.1002/adma.201705544
- Mohammad Nejad, S., Srivastava, R., Bellussi, F. M., Chávez Thielemann, H., Asinari, P., Fasano, M. (2021). Nanoscale thermal properties of carbon nanotubes/epoxy composites by atomistic simulations. International Journal of Thermal Sciences, 159, 106588. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijthermalsci.2020.106588
- Yang, L., Zhang, L., Li, C. (2020). Bridging boron nitride nanosheets with oriented carbon nanotubes by electrospinning for the fabrication of thermal conductivity enhanced flexible nanocomposites. Composites Science and Technology, 200, 108429. doi: https://doi.org/10.1016/j.compscitech.2020.108429
- Fialko, N., Dinzhos, R., Sherenkovskii, J., Meranova, N., Izvorska, D., Korzhyk, V. et. al. (2021). Establishing patterns in the effect of temperature regime when manufacturing nanocomposites on their heat-conducting properties. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4 (5 (112)), 21–26. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.236915
- Datsyuk, V., Trotsenko, S., Trakakis, G., Boden, A., Vyzas-Asimakopoulos, K., Parthenios, J. et. al. (2020). Thermal properties enhancement of epoxy resins by incorporating polybenzimidazole nanofibers filled with graphene and carbon nanotubes as reinforcing material. Polymer Testing, 82, 106317. doi: https://doi.org/10.1016/j.polymertesting.2019.106317
- Fialko, N. M., Dinzhos, R. V., Sherenkovskiy, Y. V., Meranova, N. O., Navrodskaya, R. A. (2017). Heat conductivity of polymeric micro- and nanocomposites based on polyethylene at various methods of their preparation. Industrial Heat Engineering, 39 (4), 21–26. doi: https://doi.org/10.31472/ihe.4.2017.03
- Sharifzadeh, E., Cheraghi, K. (2021). Temperature-affected mechanical properties of polymer nanocomposites from glassy-state to glass transition temperature. Mechanics of Materials, 160, 103990. doi: https://doi.org/10.1016/j.mechmat.2021.103990
- Reguieg, F., Ricci, L., Bouyacoub, N., Belbachir, M., Bertoldo, M. (2019). Thermal characterization by DSC and TGA analyses of PVA hydrogels with organic and sodium MMT. Polymer Bulletin, 77 (2), 929–948. doi: https://doi.org/10.1007/s00289-019-02782-3
- Soudmand, B. H., Shelesh‐Nezhad, K., Salimi, Y. (2020). A combined differential scanning calorimetry‐dynamic mechanical thermal analysis approach for the estimation of constrained phases in thermoplastic polymer nanocomposites. Journal of Applied Polymer Science, 137 (41), 49260. doi: https://doi.org/10.1002/app.49260
- Siddique, S., Smith, G. D., Yates, K., Mishra, A. K., Matthews, K., Csetenyi, L. J., Njuguna, J. (2019). Structural and thermal degradation behaviour of reclaimed clay nano-reinforced low-density polyethylene nanocomposites. Journal of Polymer Research, 26 (6). doi: https://doi.org/10.1007/s10965-019-1802-9
- Fialko, N., Dinzhos, R., Sherenkovskii, J., Meranova, N., Aloshko, S., Izvorska, D. et. al. (2021). Establishment of regularities of influence on the specific heat capacity and thermal diffusivity of polymer nanocomposites of a complex of defining parameters. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6 (12 (114)), 34–39. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.245274
- Dolinskiy, A. A., Fialko, N. M., Dinzhos, R. V., Navrodskaya, R. A. (2017). Influence of receipt methods of polymeric micro- and nanocomposites on their thermophysical properties. Industrial Heat Engineering, 37 (4), 5–13. doi: https://doi.org/10.31472/ihe.4.2015.01
- Han, Z., Fina, A. (2011). Thermal conductivity of carbon nanotubes and their polymer nanocomposites: A review. Progress in Polymer Science, 36 (7), 914–944. doi: https://doi.org/10.1016/j.progpolymsci.2010.11.004
- Okhotin, A. S. (Ed.) (1984). Teploprovodnost' tverdykh tel. Moscow: Energoatomizdat, 321. Available at: https://search.rsl.ru/ru/record/01001190076
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2022 Nataliia Fialko, Roman Dinzhos, Julii Sherenkovskii, Nataliia Meranova, Vitalii Babak, Volodymyr Korzhyk, Maxim Lazarenko, Nina Polozenko, Оlexander Parkhomenko, Volodymyr Makhrovskyi
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.
