Залежність струмопроводності поліетилен-графітових комозицій від способу їх виготовлення

Автор(и)

  • Любов Іванівна Мельник Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Україна https://orcid.org/0000-0001-5139-3105
  • Pavel Chulkin Silesian University of Technology, Польща https://orcid.org/0000-0001-5038-4864

DOI:

https://doi.org/10.15587/2706-5448.2023.274763

Ключові слова:

терморозширений графіт, лінійний поліетилен високого тиску, порошкова технологія, електричний опір, поріг протікання

Анотація

У роботі представлені результати дослідження залежності властивостей полімерних композитів системи лінійний поліетилен високого тиску (ЛПЕВТ) – графітові наповнювачі різних видів: природний ГАК-2, терморозширений (ТРГ) та з ультразвуковою обробкою. Дослідні зразки містили наповнювач у широкому концентраційному інтервалі (5–35 мас. %). Виготовлення зразків проводили методами вальцювання, пресування та порошкової технології. Вимірювання електричного опору проводилося чотирьохзондовим потенціометричним методом при постійному струмі. Показано, що електричний опір різко зменшується у вузькому концентраційному інтервалі 5–15 мас. % від 6,77·1010 до 4,9·102 Ом·м (для композицій, одержаних вальцюванням), від 2,96·1010 до 1,2 Ом·м (для пресованих зразків), від 2,87·109 до 0,14 Ом·м (для композицій, отриманих порошковою технологією). Для зразків системи ЛПЕВТ – ГАК-2 стрімке зменшення електричного опору спостерігається при концентраціях наповнювача 5–30 мас. % від 1,36·1012 Ом·м до 2,79·102 Ом·м. Використовуючи терморозширений графіт з і без ультразвуковою обробкою (і меншою мірою ГАК-2) можна отримувати полімерні композиційні матеріали (ПКМ) з об’ємним питомим опором в межах від 6,77 до 1,9·10-3 Ом·м. Експериментально підтверджено, що електропровідність значною мірою залежить від технології виготовлення ПКМ. Встановлені залежності струмопровідності композитів в залежності від способу виготовлення пов’язуються з відповідними структурними відмінностями. Ці структурні відмінності проявляються у збільшенні числа і площі контактів частинок наповнювача – графіту та зміні товщини прошарків полімерної матриці. Найбільш ефективними методами отримання композицій ЛПЕВТ – графіт є суха порошкова технологія. Оптимальний склад композиції становить 25 мас. % ТРГ і 75 мас. % ЛПЕВТ. Напрямками практичного використання отриманих результатів можуть бути ефективно використані у промисловості та житлово-комунальному господарстві.

Спонсор дослідження

  • Presentation of research in the form of publication through financial support in the form of a grant from SUES (Support to Ukrainian Editorial Staff).

Біографії авторів

Любов Іванівна Мельник, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра хімічної технології композиційних матеріалів

Pavel Chulkin, Silesian University of Technology

Postgraduate Student

Department of Physical Chemistry and Technology of Polymers

Посилання

  1. Suberliak, O. V., Bashtannyk, P. I. (2006). Tekhnolohiia pererobky polimernykh ta kompozytsiinykh materialiv. Kyiv, 270.
  2. Semko, L. S., Chernysh, I. H., Vovchenko, L. L., Matsui, L. Yu. (1991). Elektrofizychni vlastyvosti kompozytsiinykh materialiv na osnovi polietylenu ta termorozshyrenoho hrafitu. Plastychni masy, 8, 20–23.
  3. Melnyk, L. I. (2009). Zakonomirosti formuvannia i zastosuvannia termostiikykh strumoprovidnykh syloksanhrafitovykh materialiv. Kyiv, 178.
  4. Lozitsky, O. V., Vovchenko, L. L., Matzui, L. Y., Milovanov, Y. S., Garashchenko, V. V. (2021). Electrical properties of epoxy composites with carbon nanotubes, mixed with TiO2 or Fe particles. Applied Nanoscience, 11 (6), 1827–1837. doi: https://doi.org/10.1007/s13204-021-01838-z
  5. Vovchenko, L. L., Matzui, L. Y., Yakovenko, O. S., Lozitsky, O. V., Len, T. A., Oliynyk, V. V. et al. (2022). Electrical and shielding properties of epoxy composites with Ni–C and Co–C core-shell nanoparticles. Physica E: Low-Dimensional Systems and Nanostructures, 144, 115463. doi: https://doi.org/10.1016/j.physe.2022.115463
  6. Semko, L. S., Chernysh, I. H., Svyntsytskyi, N. I. (1994). Dynamichni ta mekhanichni vlastyvosti kompozytsiinykh materialiv na osnovi polietylenu ta termorozshyrenoho hrafitu. Problemy mitsnosti, 7, 84–91.
  7. Semko, L. S., Chernysh, I. H., Revo, L. S., Dashevskyi, N. M. (1992). Mekhanichni vlastyvosti kompozytsiinykh materialiv na osnovi polietylenu ta termorozshyrenoho hrafitu. Mekhanika kompozytnykh materialiv, 3, 307–314.
  8. Semko, L. S., Chernysh, I. H., Aleksieiev, O. M, Popov, R. Ye. (1990). Dielektrychni vlastyvosti PENT napovnenoho termorozshyrenym hrafitom. Plastychni masy, 2, 16–22.
  9. Mamunia, Ye. P. (2000). Elektrychna ta termichna providnist pomirnykh kompozytsii zdyspersnymy napovniuvachamy. Ukrainskyi khimichnyi zhurnal, 66 (3), 55–58.
  10. Chernysh, I. H. (1994). Pryrodnyi hrafit ta materialy na yoho osnovi. Khimichna promyslovist Ukrainy, 4, 4–8.
  11. Novykov, I. M., Chernysh, I. H. (1994). Suchasni tendentsii vyrobnytstva ta zastosuvannia vuhletsevo-hrafitovykh materialiv v Ukraini. Khimichna promyslovist Ukrainy, 4, 2–3.
  12. Melnyk, L. I., Volynets, R. P., Budia, D. O. (2010). Struktura i fizyko-khimichni vlastyvosti pryrodnykh ta termorozshyrenykh hrafitiv. Naukovi visti NTUU «KPI», 6, 141–146.
  13. Stelmakh, O. I., Matsui, L. Yu., Vovchenko, L. L. (2007). Electrical Resistivity of Composite Materials Based on Thermoexfoliated Graphite. Fizyka i khimiia tverdoho tila, 2, 408–413.
  14. Yu, Y., Song, S., Bu, Z., Gu, X., Song, G., Sun, L. (2013). Influence of filler waviness and aspect ratio on the percolation threshold of carbon nanomaterials reinforced polymer nanocomposites. Journal of Materials Science, 48 (17), 5727–5732. doi: https://doi.org/10.1007/s10853-013-7364-z
  15. Zhang, W., Dehghani-Sanij, A. A., Blackburn, R. S. (2007). Carbon based conductive polymer composites. Journal of Materials Science, 42 (10), 3408–3418. doi: https://doi.org/10.1007/s10853-007-1688-5
  16. Li, J., Ma, P. C., Sze, C. W., Kai, T. C., Tang, B. Z., Kim, J. K. (2007). Percolation threshold of polymer nanocomposites containing graphite nanoplatelets and carbon nanotubes. ICCM. Available at: http://repository.ust.hk/ir/Record/1783.1-50129
Dependence of current conductivity of polyethylene-graphite compositions on the method of their manufacture

##submission.downloads##

Опубліковано

2023-02-28

Як цитувати

Мельник, Л. І., & Chulkin, P. (2023). Залежність струмопроводності поліетилен-графітових комозицій від способу їх виготовлення. Technology Audit and Production Reserves, 1(3(69), 23–26. https://doi.org/10.15587/2706-5448.2023.274763

Номер

Том 1 № 3(69) (2023): Хімічна інженерія

Розділ

Хіміко-технологічні системи

Ліцензія

Авторське право (c) 2023 Liubov Melnyk, Pavel Chulkin

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.