Встановлення закономірностей структуроутворення полімерних нанокомпозитів на основі поліаміду 6 у процесах їх кристалізації
DOI:
https://doi.org/10.15587/1729-4061.2024.306965Ключові слова:
полімерні нанокомпозити, вуглецеві нанотрубки, діоксид кремнію, екзотерми кристалізації, механізми структуроутворенняАнотація
Стаття присвячена експериментально-розрахунковим дослідженням закономірностей структуроутворення полімерних нанокомпозитів при використанні різних типів наповнювачів. Дослідження проведено для нанокомпозитів на основі поліаміду 6, наповненого вуглецевими нанотрубками або наночастинками діоксиду кремнію. В ході досліджень варіювалася масова частка наповнювача – від 0,2 % до 4,0 %, та швидкість охолодження композиту з розплаву – від 0,5 К/хв. до 20 К/хв.
Наведено дані експериментально-теоретичних досліджень механізмів структуроутворення композитів за методикою, що включає два етапи. Згідно з першими етапом експериментально одержано екзотерми кристалізації нанокомпозитів при їх охолодженні з розплаву з заданою постійною швидкістю. Встановлено залежність різних характеристик процесу кристалізації від масової частки наповнювача та швидкості охолодження композиту.
На другому етапі на основі аналізу одержаних екзотерм кристалізації виконано теоретичні дослідження з визначення механізмів структуроутворення нанокомпозитів на різних стадіях кристалізації. Для початкової стадії згідно з рівнянням нуклеації показано наявність двох механізмів структуроутворення – площинного і об’ємного.
В рамках рівняння Колмогорова – Аврамі встановлено механізми структуроутворення на наступній стадії кристалізації, що відповідає формуванню в матеріалі впорядкованих структур у об’ємі полімерного композиту в цілому. Дослідження виконано в припущенні наявності механізму кристалізації власне полімерної матриці, який реалізується на флуктуаціях густини полімеру, та механізму кристалізації, центрами якої слугують частинки наповнювача.
Використання пропонованих нанокомпозитів є перспективним для виготовлення деталей енергетичного обладнання, електронної техніки, елементів установок хімічної, переробної, оборонної промисловості тощо
Посилання
- Nikam, P. N., Deshpande, V. D. (2019). Isothermal crystallization kinetics of PET/alumina nanocomposites using distinct macrokinetic models. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 138 (2), 1049–1067. https://doi.org/10.1007/s10973-019-08192-x
- Sethy, S., Samantaray, S. K., Satapathy, B. K. (2021). Dynamic crystallization behavior of PA-12/PP-MWCNT nanocomposites: non-isothermal kinetics approach. Journal of Polymer Engineering, 42 (2), 87–99. https://doi.org/10.1515/polyeng-2021-0195
- Fu, X., Dong, X., Yang, G., Bai, S. (2022). Non-isothermal crystallization kinetics of graphene/PA10T composites. Heliyon, 8 (8), e10206. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2022.e10206
- Wen, X., Su, Y., Li, S., Ju, W., Wang, D. (2021). Isothermal Crystallization Kinetics of Poly(ethylene oxide)/Poly(ethylene glycol)-g-silica Nanocomposites. Polymers, 13 (4), 648. https://doi.org/10.3390/polym13040648
- Yu, F., Xiao, L. (2021). Non-isothermal crystallization kinetics of poly(ether sulfone) functionalized graphene reinforced poly(ether ether ketone) composites. Polymer Testing, 97, 107150. https://doi.org/10.1016/j.polymertesting.2021.107150
- Mata-Padilla, J. M., Ávila-Orta, C. A., Almendárez-Camarillo, A., Martínez-Colunga, J. G., Hernández-Hernández, E., Cruz-Delgado, V. J. et al. (2020). Non-isothermal crystallization behavior of isotactic polypropylene/copper nanocomposites. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 143 (4), 2919–2932. https://doi.org/10.1007/s10973-020-09512-2
- Dinzhos, R., Fialko, N., Prokopov, V., Sherenkovskiy, Y., Meranova, N., Koseva, N. et al. (2020). Identifying the influence of the polymer matrix type on the structure formation of microcomposites when they are filled with copper particles. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5 (6 (107)), 49–57. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.214810
- Dolinskiy, A., Fialko, N., Dinzhos, R., Navrodskaya, R. (2015). Structure formation of polymer micro- and nanocomposites based on polycarbonate in the process of their crystallization. Thermophysics and Thermal Power Engineering, 37 (3), 5–15. https://doi.org/10.31472/ihe.3.2015.01
- 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. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.236915
- Vunderlih, B. (1979). Fizika makromolekul. Vol. 2: Zarozhdenie, rost i otzhig kristallov. Moscow: Mir, 576.
- Privalko, E., Dinzhos, V., Rehteta, N., Vaschuk, A. (2013). Application of method of differential scanning calorimetry is for the study of mechanism of gelation of composition on the basis of carbonanotube. Visnyk Natsionalnoho aviatsiynoho universytetu, 2 (55), 214–218. Available at: http://nbuv.gov.ua/UJRN/Vnau_2013_2_34
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2024 Nataliia Fialko, Nataliia Meranova, Julii Sherenkovskii, Raisa Navrodska, Vitalii Babak, Volodymyr Korzhyk, Maxim Lazarenko, Neli Koseva, Oksana Konoreva, Roman Dinzhos
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.
