ВЛИЯНИЕ НАНОАЛМАЗОВ НА ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ НАПОЛНЕННЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

  • Tatyana V. Burdikova Казанский национальный исследовательский технологический университет
  • Sergey S. Ivshin Казанский национальный исследовательский технологический университет
  • Alina A. Ivshina Казанский национальный исследовательский технологический университет
  • Lyubov A. Zenitova Казанский национальный исследовательский технологический университет
Ключевые слова: полиуретан, наполненная полимерная композиция, композиционный материал, детонационный алмаз, предел прочности, термостойкость

Аннотация

В работе представлены результаты исследования влияния добавки наноразмерного детонационного алмаза марки НА-СП на характеристики наполненной полимерной композиции на основе форполимера СКУ ПФЛ-100, производства АО «Казанский завод синтетического каучука», отвержденного 4,4¢-метилен-бис-ортохлоранилином. Проведена оценка масштаба гетерогенности углеродного порошка. Показано, что исследуемая добавка позволяет создать достаточно плотную и развитую пространственную структуру в объеме полиуретана. Описан механизм межфазного взаимодействия, происходящего на границе наноалмаз – полиуретан, с учетом ведущей роли частиц наполнителя. Показано возможное химическое взаимодействие между функциональными группами форполимера, отвердителя и частиц исследуемой добавки. Результаты экспериментальных исследований показывают, что при наполнении полиуретановой композиции наноалмазами возможно образование пространственной сетки, которая оказывает влияние как на физико-механические свойства наполненной полиуретановой композиции, так и на ее термическую устойчивость. Установлено, что введение до 1% детонационного алмаза позволяет увеличить прочность и твердость полимера приблизительно в 2 раза. В результате аппроксимации экспериментальных данных получены зависимости второго порядка, описывающие физико-механические характеристики наполненной полиуретановой системы от содержания наноалмазных частиц в диапазоне 0 - 1% (масс.). Результаты термогравиметрического анализа показывают, что введение 1% (масс.) порошка детонационного алмаза позволяет повысить температуру протекания деструктивных процессов приблизительно на 20 °С. Отмечены аномалии в динамике процесса диссоциации наполненного полиуретана. Выдвинуто предположение, что введение детонационного алмаза приводит к инициированию вторичных реакций синтеза с образованием аллофатных и биуретных групп, обладающих низкой температурной стабильностью.

Литература

Vul A. Ya., Shenderova O.A. Detonation nanodiamonds. Technology, structure, properties and applications. M.: Izd-vo FTI im. A.F. Ioffe. 2016. 379 p. (in Russian).

Nanodiamonds: Advanced Material Analysis, Properties and Applications. Ed. by J.-Ch. Arnault. 2017. ScienceDirect. 476 p. DOI: 10.1016/C2015-0-01721-X.

Belyakova L.D., Larionov O.G., Parkaev S.A., Spitsyn B.V. The study of surface chemistry of ultrafine diamond by gas chromatography. Sorbts.Khromatograf. Prots. 2008. V. 8. N 1. P. 66-74 (in Russian).

Kulakova I.I., Lisichkin G.V., Yakovlev R.Yu. Chemical modification of the surface of detonation nanodiamonds. M.: Otdel pechati khim. f-ta MGU im. M.V. Lomonosova. 2019. 94 p. (in Russian).

Denisov S.A., Spitsyn B.V. Gas-phase method of purification of detonation synthesis products of nanodiamond from non-diamond forms of carbon and non-carbon impurities. Usp. Khim. Khim. Tekhnol. 2009. V. 23. N 9 (102). P. 71-76 (in Russian).

Nesterov S.V., Bakirova I.N., Samuilov Ya.D., Samuilov A.Ya. The effect of various phenolic compounds on the thermomechanical properties of injection polyurethanes. Vestn. Kazan. Tekhnol. Un-ta. 2012. N 7. P. 100-102 (in Russian).

Mazurin V.L. Polyurethane as a structural material of the XXI century. Nauch.-tekhn. ved. SPbGTU. 2013. N 2 (171). P. 165-170 (in Russian).

Bobryshev A.N., Zubarev P.A., Kuvshinov P.I., Lakhno A.V. Analysis of the distribution of filler in the structure of composites. Internetvestn.VolgGASU. Ser.: Politem. 2012. N 1 (20). (in Russian). Access Point: http://vestnik.vgasu.ru/attachments/BobryshevZubarevKuvshinovLakhno-2012__1_20.pdf.

Chulkov V.P., Arkhangelsky V.Yu., Varenykh F.Kh., Dzhangiryan V.G. The main processes and devices of pyro-technic technology. Sergiev Posad: Izd-vo "Ves’ Sergiev Posad". 2009. 528 p. (in Russian).

Abdullin I.A., Ivshin S.S., Fedorov Yu.I., Kravchenko E.F. The effect of carbon nanotube additives on the physi-comechanical characteristics of highly filled polymer sys-tems. Vestn. Kazan. Tekhnol.Un-ta. 2016. V. 19. N 18. P. 39-40 (in Russian).

Ryabov S.A., Mineev A.E. The study of polymer compo-sites based on polyurethane binder and carbon nanotubes functionalized methyldiethanolamine and triethanolamine. Innovations in the field of natural and mathematical sciences. Sb. nauch. tr. po itogam mezhdunar. nauch.-prakt. konf. N 2. Ryazan. 2017. P. 16-19 (in Russian).

http://sktb-technolog.ru/chemical/nanodiamonds/

https://shop.ocsial.com/russia/

Saunders J.H., Frisch K.K. Chemistry of Polyurethanes. M.: Khimiya. 1968. 470 p. (in Russian).

Oertel G. Polyurethane handbook. Munich: Hanser Publishers. 1994. 688 p. DOI: 10.1002/actp.1994.010450518.

Randall D., Lee S. The polyurethane book. J. Wiley. 2002. 477 p.

Szycher M. Szycher's Handbook of Polyurethanes. CRC Press. 1999. 696 p. DOI: 10.1201/9781482273984.

Caraculacu A.A., Coseri S. Isocyanate in polyaddition processes. Structure and reaction mechanisms. Prog. Polym. Sci. 2001. V. 26. P. 799-851. DOI: 10.1016/S0079-6700(00)00033-2.

Meyer-Westus U. Polyurethanes: coatings, adhesives and sealants. M.: Paint Media. 2009. 399 p. (in Russian).

Petrovic Z.S., Ferguson J. Polyurethane elastomers. Prog. Polym. Sci. 1992. V. 16. P. 695-836. DOI: 10.1016/0079-6700(91)90011-9.

Опубликован
2021-05-14
Как цитировать
Burdikova, T. V., Ivshin, S. S., Ivshina, A. A., & Zenitova, L. A. (2021). ВЛИЯНИЕ НАНОАЛМАЗОВ НА ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ НАПОЛНЕННЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ. ИЗВЕСТИЯ ВЫСШИХ УЧЕБНЫХ ЗАВЕДЕНИЙ. СЕРИЯ «ХИМИЯ И ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ», 64(5), 57-62. https://doi.org/10.6060/ivkkt.20216405.6260
Раздел
ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ неорг. и органических веществ, теоретические основы