Физика Низких Температур: Том 46, Выпуск 3 (Март 2020), c. 336-345    ( к оглавлению , назад )

Синтез и микромеханические свойства полимерных нанокомпозитов на основе оксида графена

А.В. Русакова1, Л.С. Фоменко1, С.В. Лубенец1, А.В. Долбин1, Н.А. Винников1, Р.М. Баснукаева1, М.В. Хлыстюк1, А.В. Близнюк2

1Физико-технический институт низких температур им. Б.И. Веркина НАН Украины пр. Науки, 47, г. Харьков, 61103, Украина
E-mail: rusakova@ilt.kharkov.ua

2Национальный технический университет «Харьковский политехнический институт» ул. Кирпичева, 2, г. Харьков, 61102, Украина

Статья поступила в редакцию 9 октября 2019 г., опубликована онлайн 27 января 2020 г.

Анотація

Вивчено вплив невеликих (≤ 1 ваг. %) домішок термічно відновленого оксиду графену на мікротвердість та кінетику мікровтискання у полімерах двох типів: полістиролі (термопласт з температурою склування Tg ≈ 373 К) та поліефірній смолі (реактопласт, Tg ≈ 300 К). Повзучість нанокомпозитів під індентором при кімнатній температурі описано в межах реологічної триелементної моделі Кельвіна–Фойгта; визначено параметри моделі та вплив на них оксиду графену. В нанокомпозиті полістирол–0,3 ваг. % оксиду графену нерелаксований, релаксований модулі пружності та модуль, що характеризує високоеластичну деформацію, збільшилися відповідно на 11, 40 та 87% у порівнянні з вихідним полістиролом; при цьому зростання мікротвердості склало 38 та 45% для різних серій зразків. Отримані результати вказують на те, що присутність оксиду графену в нанокомпозиті сильно обмежує рухливість молекулярних сегментів. Додання 0,3 ваг. % оксиду графену в поліефірну смолу супроводжувалося підвищенням температури механічного склування смоли не менш ніж на 5 К. Це привело до зміни релаксаційного стану даного полімеру: в той час як при кімнатній температурі поліефірна смола знаходиться в стані еластомеру, нанокомпозит поліефірна смола–0,3 ваг. % оксиду графену виявляє властивості скла. У нанокомпозитах поліефірна смола–склотканина–оксид графену з концентрацією 0,5 та 1 ваг.% оксиду графену зростання мікротвердості при кімнатній температурі склало 20 та 80% у порівнянні з мікротвердістю композита поліефірна смола–склотканина. В інтервалі 77–298 К отримано температурні залежності мікротвердості нанокомпозитів з поліефірною матрицею; виявлено зони температур, в яких мікродеформація композитів має оборотний характер, що пов’язується з формуванням крейзів зі зниженою температурою склування.

Ключові слова: нанокомпозити, полістирол, поліефірна смола, оксид графену, мікроіндентування, низькі температури.