Модификация свойств композитов на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена созданием двуслойных покрытий с низкомолекулярным полиэтиленом на частицах наполнителей: влияние состава двуслойного покрытия на структуру и свойства композитов

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Методом полимеризационного наполнения синтезированы композиционные материалы с двуслойным покрытием из сверхвысокомолекулярного ПЭ и ПЭ более низкой молекулярной массы на поверхности частиц наполнителя (Al2O3/сверхвысокомолекулярный ПЭ/ПЭ пониженной молекулярной массы) путем двустадийной последовательной полимеризации этилена. В композитах варьировали соотношение сверхвысокомолекулярный ПЭ : ПЭ пониженной молекулярной массы (полиэтилен) при постоянной молекулярной массе ПЭ, а также молекулярную массу полиэтилена при постоянном соотношении сверхвысокомолекулярный ПЭ : полиэтилен. При этом ПЭ пониженной молекулярной массы является внешним слоем на поверхности частиц композитов, а сверхвысокомолекулярный ПЭ находится непосредственно на поверхности частиц наполнителя. В прессованных композитах с увеличением доли полиэтилена в двуслойном покрытии в обоих случаях наблюдается повышение степени кристалличности и изменение параметров ламелей. Изменяется подвижность полимерных цепей в межкристаллическом аморфном слое. Создание двуслойных покрытий сверхвысокомолекулярный ПЭ/ПЭ пониженной молекулярной массы позволяет модифицировать деформационно-прочностные свойства композитов. Увеличение содержания полиэтилена в композите сопровождается значительным повышением относительного удлинения и модуля упругости композитов, предел прочности при этом снижается.

Full Text

Restricted Access

About the authors

С. С. Гусаров

Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семёнова Российской академии наук

Email: o.i.kudinova@yandex.ru
Russian Federation, 119991 Москва, ул. Косыгина, 4

О. И. Кудинова

Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семёнова Российской академии наук

Author for correspondence.
Email: o.i.kudinova@yandex.ru
Russian Federation, 119991 Москва, ул. Косыгина, 4

И. А. Маклакова

Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семёнова Российской академии наук

Email: o.i.kudinova@yandex.ru
Russian Federation, 119991 Москва, ул. Косыгина, 4

А. Н. Жигач

Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семёнова Российской академии наук

Email: o.i.kudinova@yandex.ru
Russian Federation, 119991 Москва, ул. Косыгина, 4

Д. П. Шашкин

Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семёнова Российской академии наук

Email: o.i.kudinova@yandex.ru
Russian Federation, 119991 Москва, ул. Косыгина, 4

В. Г. Гринев

Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семёнова Российской академии наук

Email: o.i.kudinova@yandex.ru
Russian Federation, 119991 Москва, ул. Косыгина, 4

Т. А. Ладыгина

Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семёнова Российской академии наук

Email: o.i.kudinova@yandex.ru
Russian Federation, 119991 Москва, ул. Косыгина, 4

Л. А. Новокшонова

Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семёнова Российской академии наук

Email: o.i.kudinova@yandex.ru
Russian Federation, 119991 Москва, ул. Косыгина, 4

А. А. Берлин

Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семёнова Российской академии наук

Email: o.i.kudinova@yandex.ru
Russian Federation, 119991 Москва, ул. Косыгина, 4

References

  1. Brevnov P.N., Kirsankina G.R., Zabolotnov A.S., Krasheninnikov V.G., Grinev V.G., Berezkina N.G., Sinevich E.A., Shcherbina M.A., Novokshonova L.A. // Polymer Science C. 2016. V. 58. № 1. P. 38.
  2. Kudinova O.I., Nezhnyi P.A., Grinev V.G., Ryvkina N.G., Krasheninnikov V.G., Berezkina N.G., Ladygina T.A., Novokshonova L.A. // Russ. J. Phys. Chem. B. 2022. V. 16. № 4. P. 764.
  3. He X., Wang Y., Wang Q., Tang Y., Liu B. // J. Macromol. Sci. B. 2016. V. 55. № 10. P. 1007.
  4. Lucas A. de A., Ambrósio J.D., Otaguro H., Costa L.C., Agnelli J.A.M. // Wear. 2011. V. 270. № 9–10. P. 576.
  5. Ahmad M., Wahit M.U., Kadir M.R.A., Dahlan K.Z.M., Jawaid M. // J. Polym. Eng. 2013. V. 33. № 7. P. 599.
  6. Pan X., Huang Y., Zhang Y., Liu B., He X. // Mater. Res. Express, 2019. V. 6. P. 035306.
  7. Wu B., Cai Y., Zhao X., Ye L. // Polymer Testing. 2021. V. 93. P. 106973.
  8. Novokshonova L.A., Meshkova I.N., Ushakova T.M., Grinev V.G., Ladigina T.A., Glutseva N.M., Kudinova O.I., De Boer S. // J. Appl. Polym. Sci. 2003. V. 87. P. 577.
  9. Ruff M., Paulik C. // Macromol. React. Eng. 2012. V. 6. № 8. P. 302.
  10. Stürzel M., Mihan S., Mülhaupt R. // Chem. Rev. 2016. V. 116. № 3. P. 1398.
  11. Ruff M., Lang R.W, Paulik C. // Macromol. React. Eng. 2013. V. 7. № 7. P. 328.
  12. Ushakova T.M., Starchak E.E., Gostev S.S., Grinev V.G., Krasheninnikov V.G., Gorenberg A.Ya., Novokshenova L.A. // Russ. J. Phys. Chem. B. 2020. V. 14. № 3. P. 504.
  13. Balta-Calleja F.J., Vonk C.G. X-Ray Scattering of Synthetic Polymers. Amsterdam: Elsevier, 1989.
  14. Gusarov S.S., Kudinova O.I., Maklakova I.A., Ryvkina N.G., Gulin A.A., Ladygina T.A., Novokshonova L.A.// Polymer Science B. 2023. V. 65. № 6. P. 946.
  15. Myasnikova L., Baidakova M., Drobot’ko V., Ivanchev S., Ivan’kova E., Radovanoca E., Yagovkina M., Marikhin V., Zubavichus Y., Dorovatovskii P. // J. Macromol. Sci. B. 2019. V. 11. P. 847.
  16. Sewda K., Maiti S.N. //Polym. Bull. 2013. V. 70. Р. 2657.
  17. Khanna Y.P., Turi E.A., Taylor T.J., Vickroy V.V., Abbott R.F. // Macromolecules. 1985. V. 18. P. 1302.
  18. Ferreira E.H.C., Fechine G.J.M. // J. Appl. Polym. Sci. 2020. V. 137. № 38. P. 49604.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. SEM image of the brittle cleavage surface of the pressed Al2O3/ultra-high molecular weight PE/PE composite.

Download (351KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Wide-angle X-ray scattering spectra of pressed Al2O3/ultra-high molecular weight PE/PE composite samples as a function of the ultra-high molecular weight PE: PE ratio in the polymer matrix. The molecular weight of PE is 3 × 104 g/mol, the degree of filling is φ ~ 0.1.

Download (148KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Temperature dependences of the loss modulus of ultra-high-molecular-weight PE with M = 2.0 × 106 g/mol (1), Al2O3/ultra-high-molecular-weight PE composites with M = 2.0 × 106 g/mol (2) and Al2O3/ultra-high-molecular-weight PE/PE (3–5) with a PE molecular weight of 3.7 × 105 (3), 2.5 × 105 (4) and 3.0 × 104 g/mol (5). The ratio of ultra-high-molecular-weight PE: PE is ~ 80 : 20 wt. %, φ ~ 0.3.

Download (93KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Dependences of the tensile strength and deformation (a) and the elastic modulus (b) of pressed Al2O3/ultra-high molecular weight PE/PE composites on the PE content in the two-layer polymer coating at a constant PE molecular weight of 3 × 104 g/mol and a filling degree of φ ~ 0.1.

Download (157KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Stress-strain diagrams and their initial sections of pressed Al2O3/ultra-high-molecular-weight PE/PE composites depending on the molecular weight of PE in the two-layer coating of filler particles: 1 – Al2O3/ultra-high-molecular-weight PE; 2–4 – Al2O3/ultra-high-molecular-weight PE/PE with a PE molecular weight of 3.7 × 105 (2), 2.5 × 105 (3), and 3.0 × 104 g/mol (4). The ratio of ultra-high-molecular-weight PE: PE is ~ 80 : 20, φ ~ 0.3, MW of ultra-high-molecular-weight PE = 2.0 × 106 g/mol.

Download (78KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».