УПРУГО-ГИСТЕРЕЗИСНЫЕ СВОЙСТВА РЕЗИН, СОДЕРЖАЩИХ ФУНКЦИОНАЛИЗИРОВАННЫЕ ПОЛИМЕРОМ УГЛЕРОДНЫЕ НАНОТРУБКИ
Аннотация
В работе исследовано влияние функционализированных углеродных нанотрубок (УНТ) на комплекс упруго-прочностных и упруго-гистерезисных свойств вулканизатов на основе СКИ-3, наполненных техническим углеродом. По данным просвечивающей электронной микроскопии установлено, что процесс функционализации УНТ из водного раствора поливинилпирролидона (ПВП, 0,5 г/100 мл) сопровождается формированием на поверхности частиц «защитного» слоя из макромолекул полимера. Данные ИК-Фурье спектроскопии («Инфралюм ФТ-08», техника МНПВО) указывают на возникновение межмолекулярного взаимодействия между УНТ и макромолекулами функционализатора. Вулканизаты, модифицированные добавкой УНТ-ПВП, отличаются повышенной усталостной выносливостью в условиях одноосного растяжения (e=150 %, 250 циклов в минуту), а в режиме сдвиговых деформаций после предварительной тренировки (100 циклов, 70 °С, 10 Гц, RPA2000 ф. «Alpha Technologies») существенным снижением гистерезисных потерь. В результате дополнительного исследования теплопроводящих свойств вулканизатов (ИТЭМ-1М ф. «Эталон»), их механических свойств в условиях ускоренного термоокислительного старения (100 °C, 24 ч), структуры вулканизатов в области микроскопического разрыва методом сканирующей электронной микроскопии (GSM 6510 LV ф. JEOL, режим SEI) выявлены предпочтительные причины роста усталостной выносливости. Так, вероятнее всего, рост усталостной выносливости вулканизатов и снижение в них гистерезисных потерь обусловлены способностью макромолекул ориентироваться вдоль тела УНТ в процессе многократной циклической деформации, а также пластифицирующим действием наночастиц, функционализированных полярным полимером по механизму действия межструктурного пластификатора.
Для цитирования:
Мансурова И.А., Исупова О.Ю., Бурков А.А., Гаврилов К.Е. Упруго-гистерезисные свойства резин, содержащих функционализированные полимером угдеродные нанотрубки.Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2018. Т. 61. Вып. 4-5. С. 76-83
Литература
Huang Y.Y., Terentjev E.M. Dispersion of Carbon Nanotubes: Mixing, Sonication, Stabilization, and Composite Properties. Polymers. 2012. V. 4. P. 275-295. DOI:10.3390/polym4010275.
O’Connel M.J., Boul P.J., Ericson L.M., Huffman C.B., Wang Y., Haroz E., Kuper C., Tour J.M., Ausman K.D. Reversi-ble water-solubilization of single-walled carbon nanotubes bypolymer wrapping. Chem. Phys. Lett. 2001. V. 342.
I. 3-4. P. 265-271.
Hasan T., Scardaci V., Tan P.H., Rozhin A.G., Milne W.I., Ferrari A.C. Stabilization and “Debundling” of Single-Wall Car-bon Nanotube Dispersions in N-Methyl-2-pyrrolidone (NMP) by Polyvinylpyrrolidone (PVP). Phys. Chem. 2007. V. 111. P. 12594-12602.
Orlov V.Yu., Komarov A.M., Lyapina L.A. Production and usage of carbon black for rubber. Yaroslavl: Aleksandr Rutman. 2002. 512 p. (in Russian).
Dashevskiy A.G. Conformational analysis of organic molecules. M.: Khimiya. 1982. 272 p. (in Russian).
Dovbeshko G.I., Fesenko O.M., Obraztsova E.D., Allakhverdiev K.R., Kaya A.E. Conformational analysis of nucleic acids and proteins at their adsorption on carbon single-wall nanotubes. Zhurn. Strukt. Khimii. 2009. V. 50. N 5. P. 991–998 (in Rus-sian).
Gul' V.E., Kuleznev V.N. Structure and mechanical properties of polymers. M.: Labirint. 1994. 367 p. (in Russian).
Koshelev F.F., Kornev A.E., Bukanov A.M. General technology of rubber. М.: Khimiya. 1978. 528 p. (in Russian).
Garkusha O.M., Makhno S.N., Prikhotko G.P., Sementsov Yu.I. Kinetic properties of PTFE - carbon nanotubes composites. Khimiya, fizika i tekhnologiya poverkhnosti. 2008. N 14. P. 140-146 (in Russian).
Grishin A.V., Medvedeva O.A., Selyanina E.S., Trofimov D.V. The thermal conductivity of nano-modified polyolefins. Prob-lemy tekhnogennoiy bezopasnosti i ustoiychivogo razvitiya. 2015. N VII. P. 56-59 (in Russian).
Bui K., Grady B.P., Papavassiliou D.V. Modeling the Thermal Conductivity of Nanocomposites Using Monte-Carlo Methods and Realistic Nanotube Configurations. Chem. Phys. Lett. 2011. V. 508. P. 248.
Galano A. Carbon nanotubes: promising agents against free radicals. Nanoscale. 2010. V. 2. N 3. P. 373–380.
Mansurova I.A., Fomin S.V., Vaganov V.E., Ermolin V.V. On the application of carbon nanostructures for the modification of elastomeric compositions. Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol. 2011. V. 54. N 7. P. 92 – 94 (in Russian).
Mansurova I.A., Kopalina O.Yu., Fomin S.V., Khlebov G.A., Vaganov V.E., Dyachkova-Mashkova T.P. Influence of structure and chemistry of surface of carbon nanostructures on properties of elastomeric compositions on base of butadiene-nitrile rubber. Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol. 2013. V. 56. N 5. P. 7781 (in Russian).
Golovin Yu.N., Farber B.Ya., Korenkov V.V., Tyurin A.I., Shuklinov I.A., Stolyarov R.A., Zhigachev A.O., Shuvarin I.A., Pirozhkova T.S. Mechanical properties of baddeleyite nanoceramics modified by carbon nanotubes. Vestn. Tambov. Un-ta. Ser.: Estestv. i tekhnich. nauki. 2012. V. 17. I. 5. P. 1380 1383 (in Russian).
Aleksandrova V.M. Nanocomposites based on carbon nanotubes. Modern technology and technology. 14 Intern. Scientific-practical. Conf. Students, graduate students and young scientists V.2. Tomsk: TPU. 2008. P. 299 – 300 (in Russian).
Morozov I.A. Investigation of the microstructure of the region of rupture of polyisoprene filled with carbon black. Problems of tires and rubber-cord composites. 22 Symposium. V. 2. М.: NTTs NIIShP. 2011. P. 48 53 (in Russian).
Mansurova I.A., Morozov I.A. On the structure of elastomeric compositions modified with carbon nanofibers. Society, Science, Innovation (SSI-2011): annually. opened. all-Russia. scientific-technical. conf. Kirov: VyatGU. 2011. N 22953 (in Russian).
Bokobza L. Multiwall carbon nanotube elastomeric composites: A review. Polymer. 2007. V. 48. Issue 17. P. 4907–4920. DOI: 10.1016/j.polymer.2007.06.046.
