Журнал прикладной химии. 2021. Т. 94. Вып. 6

КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ

УДК 678.674

ГИБРИДНОЕ НАПОЛНЕНИЕ ПОЛИЭТИЛЕНТЕРЕФТАЛАТА

МНОГОСТЕННЫМИ УГЛЕРОДНЫМИ НАНОТРУБКАМИ

И КОРОТКИМ СТЕКЛОВОЛОКНОМ

Институт механики металлополимерных систем им. В. А. Белого НАН Беларуси,

246050, Беларусь, г. Гомель, ул. Кирова, д. 32а

* E-mail: vnad@tut.by

Поступила в Редакцию 15 октября 2020 г.

После доработки 8 апреля 2021 г.

Принята к публикации 27 апреля 2021 г.

Исследовано влияние гибридного наполнения полиэтилентерефталата короткими стеклянными волок-

нами в количестве от 15 до 60 мас% и многостенными углеродными нанотрубками в количестве 0.5 и

1.6 мас% на структуру, статические и динамические механические свойства композитов, полученных

смешением в расплаве методом реакционной экструзии. Показано, что нанотрубки инициируют ге-

терофазную кристаллизацию полимерной матрицы, что улучшает передачу напряжений на нанона-

полнитель и вносит основной вклад в упрочнение как нано-, так и гибридно-наполненных композитов.

Модули упругости литьевых образцов увеличиваются при растяжении на 41-54% у нанокомпозитов

и на 20-30% у гибриднонаполненных композитов, а при изгибе — на 5-18 и 16-21% по сравнению с

исходным и стеклонаполненным полимером соответственно. Показано, что величина армирующего

эффекта связана с ориентацией нано- и микронаполнителя и зависит от технологии изготовления

образцов и метода испытаний.

Ключевые слова: полиэтилентерефталат; композит; многостенные углеродные нанотрубки; корот-

кое стекловолокно; гибридное наполнение; ориентация

DOI: 10.31857/S0044461821060104

Гибридное наполнение термопластичных связу-

структурообразующее и армирующее влияние на

ющих с использованием смесей частиц нано- и ми-

кристаллизующиеся термопласты. Эффективность

крометрических диапазонов размеров в технологии

гибридного нано- и микронаполнения подтверждена

полимерных композитов представляет научный и

исследованиями композитов на основе полиамида 6

практический интерес благодаря часто наблюдае-

[2-5], полипропилена [6, 7] термореактивных эпок-

мому эффекту неаддитивного изменения отдельных

сидных смол [8, 9] и других полимеров [10].

свойств получаемых материалов, в частности проч-

Особый интерес представляют исследования по

ностных, при одновременном введении коротких

гибридному наполнению одного из наиболее крупно-

волокон и наноразмерных частиц [1]. В качестве

тоннажных термопластов, потенциально пригодного

нанонаполнителей могут использоваться углерод-

для конструкционных применений, — полиэтилен-

ные наночастицы (графен, углеродные нанотрубки,

терефталата (ПЭТ). В работах [11, 12] исследовано

отдельные модификации технического углерода),

влияние добавок коротких стекловолокон, вводимых

диоксид кремния, наноглины, оказывающие активное

из стеклоровинга, и терморасширенного графита на

758

Гибридное наполнение полиэтилентерефталата многостенными углеродными нанотрубками и коротким стекловолокном

759

структуру, реологические, статические и динамиче-

обрабатывали жидкофазным модификатором ге-

ские механические свойства ПЭТ. Компаундирование

тероцепных термопластов марки МГТ-Ж (ТУ BY

материалов в них осуществляли методом реакци-

40084698.265-2014), содержащим в своем составе

онной экструзии при использовании в качестве

олигомерный ароматический диизоцианат, являю-

реактора-смесителя двухшнекового экструдера с

щийся адгезионно-активным удлинителем цепи для

односторонним вращением шнеков и секционной

полиэфиров [11-13]. Для интенсификации адгезион-

конструкцией материального цилиндра в присутствии

ного взаимодействия макромолекул ПЭТ с поверхно-

модификатора гетероцепных термопластов. Показано,

стью частиц обоих наполнителей часть модификатора

что при компаундировании в секции измельчения

МГТ-Ж, как и в работах [11, 12], вводили в объем ПЭТ

стеклоровинга не только наблюдается фрагментация

на стадии реакционного смешения компонентов в рас-

стекловолокон, но и интенсифицируется дисперги-

плаве. Предполагалось, что модификатор взаимодей-

рование агрегатов терморасширенного графита, уси-

ствует изоцианатными группами с гидроксильными,

ливающееся при повышении концентрации воло-

аминными и сложноэфирными группами поверхности

кон. Введение добавок терморасширенного графита

стекловолокна, аппретированного многофункцио-

способствует увеличению средней длины коротких

нальным силаном, с одной стороны, и концевыми

стекловолокон, диспергированных в матрице ПЭТ.

карбоксильными и гидроксильными группами ПЭТ,

По мере повышения концентрации наполнителей

с другой, усиливая адгезию ПЭТ к стекловолокну, в

в композитах интенсифицируется деструкция ма-

дополнение к его роли удлинителя цепи. Кроме того,

кромолекул ПЭТ, что сопровождается снижением

наличие в структуре олигомера бензольных колец

молекулярной массы связующего и повышением те-

должно способствовать его π-π-взаимодействию с

кучести расплавов, а также ускорением кристаллиза-

углеродными нанотрубками и соответствующему уси-

ции и ростом степени кристалличности полиэфира.

лению связи нанонаполнителя и полимерной матри-

Установлено синергическое повышение модуля упру-

цы. Стабилизатором термоокислительной деструкции

гости гибридно-наполненных композитов по сравне-

ПЭТ служил Irganox В-561 (ВASF) (смесь термоста-

нию с составами, содержащими только отдельные

билизатора Irgafos 168 и антиоксиданта Irganox 1010

наполнители. Полученные данные предопределяют

при их массовом соотношении 4:1). Составы иссле-

необходимость проведения расширенных и много-

дуемых композитов приведены в табл. 1. Композиты,

сторонних исследований структуры и свойств ПЭТ,

как и в работе [12], получали методом реакцион-

армированного коротким стекловолокном и разно-

ной экструзии на экструзионно-грануляционной ли-

образными углеродными наночастицами.

нии на базе двухшнекового экструдера TSSK-35/40

Цель работы — исследование влияния гибрид-

(D = 35 мм, L/D = 40, 10 независимо обогреваемых

ного наполнения ПЭТ коротким стекловолокном и

секций) с однонаправленным вращением шнеков.

многостенными углеродными нанотрубками на ста-

Конструкция шнеков экструдера подробно описа-

тические и динамические механические свойства, а

на в [12, 13]. Гранулят высушенного до остаточной

также особенности структуры и текучесть расплавов

влажности 0.05% ПЭТ предварительно механически

композитов.

смешивали с нанотрубками, модификатором МГТ-Ж

и стабилизатором В-561 и подавали в загрузочный

бункер экструдера. Предварительно подсушенный

Экспериментальная часть

в вакууме стеклоровинг (остаточная влажность

В работе применяли ПЭТ марки 8200 (ТУ РБ

0.15%) подавался в четвертую секцию материально-

03301552.001-95, Т_пл = 255°С, [η] = 0.88 дл·г^-1)

го цилиндра экструдера, снабженную кулачковыми

(ОАО «Могилев Химволокно») и полиэтиленте-

элементами для измельчения волокна, экструзию

рефталат-гликоль марки Eastman GP 9480 (Eastman

проводили при температурах по зонам материаль-

Chemical Company). В качестве наполнителей ис-

ного цилиндра 245-270°С. Экструдируемые стренги

пользовали алюмоборосиликатный стеклоровинг мар-

охлаждали в водяной ванне, гранулировали, высу-

ки ЕС13-2400Н-54С (ТУ РБ 300059047.051-2003,

шивали в вакууме до остаточной влажности ≤0.05%

диаметр моноволокон 13 мкм, ОАО «Полоцк-

и использовали для анализа показателя текучести

Стекловолокно») и многостенные углеродные на-

расплава, а также для получения экспериментальных

нотрубки марки NC 7000 (диаметр 9.5 нм, средняя

образцов литьем под давлением на термопластав-

длина — 1.5 мкм, площадь поверхности — 250-

томате EN-30 (Enaiviv machinery industrial Co.,

300 м²·г^-1) (Nanocyl SA). Перед введением в ком-

Ltd, объем впрыска 30 см³). Температура литья со-

позиты многостенные углеродные нанотрубки

ставляла 270°С, температура формы — 20-45°С.

760

Дубровский В. В. и др.

Таблица 1

Составы исследуемых композитов

Содержание стекловолокна, %

Многостенные

Полиэтилентерефталат,

Модификатор

расчетное

фактическое

углеродные

Стабилизатор В-561, %

МГТ-Ж, %

значение

нанотрубки, %

Составы без стекловолокна

0.2 от массы поли-

этилентерефталата

98.6

1.2

во всех составах

98.1

0.5

1.2

97.0

1.6

1.2

Составы с расчетной концентрацией стекловолокна

15%

83.6

14.5

1.2

83.1

16.5

0.5

1.2

82.0

14.6

1.6

1.2

Составы с расчетной концентрацией стекловолокна

30%

68.6

28.9

1.2

68.1

31.5

0.5

1.2

67.0

30.3

1.6

1.2

Составы с расчетной концентрацией стекловолокна

60%

38.6

52.8

1.2

38.1

59.5

0.5

1.2

37.0

57.0

1.6

1.2

Фактическое содержание стекловолокна в образ-

плава, определяемым на приборе 5MPCA (Ray-Ran

цах определяли прокаливанием композитов до по-

Test Equipment Ltd) в соответствии с ГОСТ 11645-73

стоянного веса при 700°С на воздухе. Для удобства

«Пластмассы. Метод определения показателя текуче-

изложения композиты на основе стекловолокна и

сти расплава термопластов» при температуре 265°С

ПЭТ далее именуются микрокомпозитами, на основе

и нагрузке 21.6 Н (диаметр капилляра 2.095 мм, дли-

многостенных углеродных нанотрубок и ПЭТ — на-

тельность выдержки расплава в плавильном цилин-

нокомпозитами, на основе многостенных углеродных

дре прибора 4 мин).

нанотрубок, стекловолокон и ПЭТ — гибридными

Дериватографический анализ материалов про-

композитами.

водили в токе азота на синхронном термоанализа-

Показатели механических свойств определяли

торе STA 449 F3 Jupiter (Netzsch-Gerätebau GmbH),

при использовании брусков 80 × 10 × 4 мм для ис-

совмещенном с ИК-Фурье-спектрометром Bruker

пытания на изгиб по ГОСТ 4648-2014 «Пластмассы.

Optics (Bruker Corporation). Анализируемые образ-

Метод испытания на статический изгиб», а также

цы массой 10 мг получали в виде срезов из сред-

лопаток типа 1В для испытаний методом растяжения

ней части брусков, используемых для испытаний на

в соответствии с ГОСТ 11262-2017 «Пластмассы.

изгиб, скорость нагрева составляла 10 град·мин^-1.

Метод испытания на растяжение» и ГОСТ 9550-81

Степень кристалличности (χ) рассчитывали по пло-

«Пластмассы. Методы определения модуля упругости

щади эндотермического пика плавления за выче-

при растяжении, сжатии и изгибе» при определении

том теплоты холодной кристаллизации по формуле

прочности и модуля упругости при растяжении со-

(ΔН_пл - ΔН_х.кр)/Н^0пл·1/(1-w)·100%, где ΔН_пл — тепло-

ответственно. Испытания образцов проводили на

та плавления исследуемого образца; Н^0пл — тепло-

универсальной разрывной машине INSTRON 5567

та плавления ПЭТ со 100%-ной кристалличностью,

не ранее чем через 1 сут после их изготовления.

равная 140 Дж·г^-1 [14]; ΔН_х.кр — теплота холодной

Деформацию при определении модулей упругости

кристаллизации образца; w — массовая доля непо-

находили с помощью экстензометра.

лимерных компонентов в образце.

Реологическое поведение расплавов материалов

Динамический механический анализ производили

оценивали по значениям показателя текучести рас- на приборе DMA 8000 (Perkin Elmer) при частоте

761

нагружения 1 Гц. Используемые образцы — бруски

Среди большого числа нуклеаторов кристалли-

размером 40 × 5 × 2 мм вырезали из рабочей части ло-

зации ПЭТ многостенные углеродные нанотрубки

паток типа 1ВА. Испытания проводили в режиме кон-

отличаются высокой эффективностью [19] и силь-

сольного изгиба при амплитуде деформации 0.05 мм

ной анизотропией формы частиц. Гетерофазное

и расстоянии между опорами 10 мм. Скорость нагре-

инициирование кристаллизации ПЭТ в присутствии

ва образцов составляла 2 град·мин^-1.

нанотрубок, предположительно, инициируется

Плотность определяли гидростатическим взве-

π-π-укладкой бензольных колец макромолекулы на

шиванием согласно ГОСТ 15139-69 «Пластмассы.

поверхности частиц нанонаполнителя [20]. При пере-

Методы определения плотности (объемной массы)»

работке расплавов, сопровождающейся воздействием

фрагментов дисков диаметром 50 мм толщиной 2 мм,

сдвиговых напряжений, нанотрубки ориентируются

полученных литьем под давлением, как среднее трех

параллельно макромолекулам полимера и иницииру-

измерений.

ют рост кристаллитов с образованием наноструктур

типа shish-kebab [21, 22], что увеличивает субми-

крошероховатость поверхности нанотрубок и улуч-

Обсуждение результатов

шает механическое сцепление двух фаз, повышая

Прочность нанокомпозитов как при изгибе, так

эффективность передачи напряжений от матрицы к

и при растяжении повышается при введении 0.5%

армирующему наполнителю за счет «фрикционного»

нанотрубок на 25% и практически не увеличивается

компонента адгезии [23]. Ориентация нанотрубок

при последующем увеличении доли нанотрубок до

сохраняется и при последующем плавлении экстру-

1.6% (при изгибе даже немного снижается), что мож-

дата [22], что впоследствии влияет на прочностные

но связать с ухудшением степени диспергирования

характеристики образцов.

нанонаполнителя вследствие его реагломерации [15-

Увеличение содержания нанотрубок в наноком-

17]. Модуль упругости при изгибе исходного ПЭТ

позитах до 1.6% приводит к небольшому снижению

совпадает по величине с модулем при растяжении,

степени кристалличности χ с 22 до 17%, вероятно

однако при введении 0.5% нанотрубок его увеличе-

обусловленному избытком нуклеатора, и повышению

ние существенно меньше (5%, табл. 2), чем у модуля

величины tgδ ПЭТ при одновременном снижении

упругости при растяжении, который возрастает на

температуры стеклования до 76.2°С, т. е. ниже уров-

41%. Данный факт, по-видимому, связан с различием

ня исходного ПЭТ, что свидетельствует об ослабле-

в степени ориентации вдоль продольной оси образца

нии межмолекулярного взаимодействия полимера с

(по направлению течения расплава в литьевой форме)

наполнителем и формировании рыхлых граничных

нанотрубок (и стекловолокон) в испытуемых образ-

слоев. Это ослабляет композит и наряду с вероятной

цах, которая в рабочей части лопаток более высокая,

агрегацией нанотрубок определяет непропорцио-

чем в брусках, испытываемых на изгиб. Кроме того,

нально малый прирост прочности при растяжении и

при испытаниях методом растяжения нагрузка при-

снижение прочности при изгибе. Модули упругости

кладывается вдоль ориентации частиц наполнителей,

ведут себя иначе: при изгибе в соответствии с класси-

а при изгибе — преимущественно перпендикуляр-

ческими представлениями модуль увеличивается про-

но ориентации, что неизбежно должно влиять на

порционально степени наполнения, тогда как модуль

уровень значений модуля упругости [18]. Введение

при растяжении изменяется нелинейно. Это свиде-

нанотрубок сопровождается увеличением степени

тельствует о том, что «неклассический» и непропор-

кристалличности (до 22.8% при введении 0.5% на-

циональный рост модуля упругости нанокомпозитов

нотрубок) и снижением тангенса угла механических

при растяжении определяется иными факторами, чем

потерь (с 1.608 до 0.427), что свидетельствует об

при изгибе, и, предположительно, связан с особенно-

уменьшении неупругих потерь вследствие роста сте-

стями влияния нанотрубок на структурообразование,

пени кристалличности и ограничения молекулярной

ориентацией наполнителей и технологией изготовле-

подвижности в межфазном слое. Повышение темпе-

ния образцов нанокомпозита. О наиболее вероятных

ратуры стеклования ПЭТ на 1.1°С в нанокомпозитах,

причинах наблюдаемых различий уже сказано выше.

содержащих 0.5% нанонаполнителя, по сравнению

Для проверки предположения о решающей ро-

с чистым ПЭТ также свидетельствует об усилении

ли образования и ориентации нанокристаллических

межмолекулярного взаимодействия полимера с на-

структур, индуцированных нанотрубоками, в упроч-

полнителем, что наряду с ростом кристалличности

нении ПЭТ были изготовлены и испытаны наноком-

вносит свой вклад в увеличение модуля упругости

позиты на основе аморфного аналога ПЭТ — поли-

этих материалов.

этилентерефталат-гликоля (ПЭТ-Г) при соблюдении

763

рецептуры и технологических режимов получения

ПЭТ (табл. 2) и позволяет объяснить упрочнение ги-

нанокомпозитов на основе ПЭТ. Результаты испыта-

бридных композитов превалирующей ролью упрочне-

ний нанокомпозитов на основе ПЭТ-Г приведены в

ния матрицы под влиянием нанотрубок. При большей

табл. 3.

концентрации стекловолокон (52-57%) превосход-

Увеличение прочности нанокомпозитов не

ство гибридных композитов в прочности над микро-

превышает 3% при изгибе и 6% при растяжении.

композитами уменьшается (при изгибе, рис. 1, а) или

Упрочнение по модулям упругости еще разитель-

полностью утрачивается (при растяжении, рис. 1, б),

нее отличается от упрочнения нанокомпозитов ПЭТ

что можно объяснить интенсификацией механохи-

(табл. 2) и не превышает 6% при изгибе и 14% при

мической деструкции в высоконаполненных систе-

растяжении, что убедительно подтверждает роль

мах, проявляющейся соответствующим падением

кристаллических структур и ориентации в упроч-

относительного удлинения при разрыве гибридных

нении нанокомпозитов нанотрубками. Сравнение

композитов (рис. 1, в), а также снижением характе-

отношений величин прироста модуля упругости при

ристической вязкости связующего и средней длины

растяжении нанокомпозитов на основе аморфного

и соответственно армирующей способности стекло-

ПЭТ-Г (табл. 3) и частично-кристаллического ПЭТ

волокон (табл. 4).

(табл. 2), составляющих 0.29 (11.9%/41.3%) при 0.5%

Между изменениями средней длины волокон и

и 0.26 (13.9%/53.9%) при 1.6% концентрации на-

средневязкостной молекулярной массы (характери-

нотрубок, показывает, что армирующий эффект от

стической вязкости) связующего наблюдается корре-

введения собственно нанотрубок не превышает 30%

ляция, что свидетельствует об углублении деструк-

от итогового упрочнения, обеспечиваемого преиму-

ции связующего в микрокомпозитах и гибридных

щественно (≥70%) за счет инициируемой нанотрубка-

композитах с увеличением концентрации стекло-

ми нуклеации роста нанокристаллических структур.

волокон (табл. 4), вероятно обусловленной ростом

Аналогичные оценки по относительным изменениям

числа неаппретированных концов стекловолокон [24].

модуля упругости при изгибе и динамического моду-

В присутствии нанотрубок процессы деструкции

ля упругости ограничивают армирующий эффект от

связующего и фрагментации микроволокон протека-

введения нанотрубок величиной 20%.

ют с большей скоростью, что оказывает негативное

Анализ зависимостей прочностных характеристик

влияние на комплекс прочностных характеристик и

гибридно-наполненных композитов ПЭТ показывает

повышает хрупкость композитов.

(рис. 1), что статическая прочность композитов при

Введение стекловолокон в целом уменьшает вклад

изгибе и растяжении при концентрации стекловоло-

нанокристаллических структур в упрочнение ПЭТ

кон ≤30% повышается, при этом прирост показателей

по сравнению с нанокомпозитами в соответствии

прочности гибридно-наполненных композитов по

со снижением относительного увеличения модулей

сравнению с микрокомпозитами колеблется в преде-

(рис. 2). Зависимости имеют схожий характер, но

лах 20-30%. Это соответствует величине относитель-

различаются величиной относительного прироста мо-

ного упрочнения наномодифицированной матрицы

дулей, достигающей 30% при растяжении (рис. 2, а)

Рис. 1. Зависимость прочности при изгибе (а), прочности при растяжении (б) и относительного удлинения при

растяжении (в) от концентрации стекловолокон для композитов, содержащих 0 (1), 0.5 (2) и 1.6% (3) многостенных

углеродных нанотрубок.

764

Дубровский В. В. и др.

Таблица 4

Степень кристалличности χ, характеристическая вязкость [η] и средняя длина стекловолокон в гибридных

композитах

Содержание многостенных

Концентрация

Степень

Характеристическая

Средняя длина

углеродных нанотрубок, %

стекловолокна, % (факт)

кристалличности χ, %

вязкость [η], дл·г^-1

волокон, мм

4.25

0.863

—

0.5

22.81

0.802

—

1.6

16.76

0.832

—

14.5

11.12

0.858

0.337

0.5

16.5

15.04

0.838

0.367

1.6

14.6

17.90

0.775

0.375

28.9

9.15

0.789

0.313

0.5

31.5

16.61

0.672

0.318

1.6

30.3

19.78

0.755

0.316

52.8

14.34

0.683

0.267

0.5

59.5

15.41

0.524

0.212

1.6

16.77

0.534

0.227

Рис. 2. Зависимость модуля упругости при растяжении (а) и изгибе (б) и их отношения (в) для композитов, содер-

жащих 0 (1), 0.5 (2) и 1.6% (3) многостенных углеродных нанотрубок, от концентрации стекловолокон.

и 11-20% при изгибе (рис. 2, б), что может быть

стекловолокон и нанотрубок уменьшение прироста

связано с различием во вкладах «фрикционного»

E_у в гибридных композитах может быть обусловле-

компонента межфазной адгезии [23] в зависимости

но тем, что ограничения молекулярной подвижно-

от ориентации нанотрубок и доли транскристалли-

сти и стерические затруднения препятствуют росту

ческих структур на их поверхности в интегральной

нанокристаллических структур по мере перехода

кристалличности связующего в гибридных компо-

большей части связующего в граничные слои, что

зитах, испытывающего одновременное воздействие

уменьшает их вклад в упрочнение, в то время как

двух нуклеаторов: нанотрубок и стекловолокон [20,

прирост модуля упругости при растяжении за счет

25] (табл. 4).

ориентации стекловолокон возрастает (рис. 2, в).

Относительное упрочнение гибридных компози-

Именно ориентация стекловолокон определяет рост

тов по модулю упругости при растяжении (рис. 2, а)

отношения модулей упругости при растяжении и

снижается до 30% по сравнению с соответствую-

при изгибе у микрокомпозитов по мере роста кон-

щими показателями для нанокомпозитов при содер-

центрации стекловолокна (рис. 2, в, кривая 1), тогда

жании нанотрубок 0.5% и до 20% при содержании

как в гибридных композитах превосходство в моду-

нанотрубок 1.6%. При максимальных содержаниях

ле упругости при растяжении, связанное с вкладом

765

ориентированных нанокристаллических структур

Информация об авторах

при умеренном содержании стекловолокон (0-30%),

Дубровский Владислав Викторович,

постепенно уменьшается, и при максимальной кон-

ORCID: https://orcid.org/0000-0002-6172-3371

центрации стекловолокон определяющим становится

Адериха Владимир Николаевич, к.х.н., доцент,

вклад ориентации последних.

ORCID: https://orcid.org/0000-0003-4156-8017

Песецкий Степан Степанович, член-корр. НАН

Выводы

Беларуси, д.т.н., проф. (1949-2020),

ORCID: https://orcid.org/0000-0001-6540-9526

Установлено, что модифицирование ПЭТ неболь-

Шаповалов Виталий Андреевич,

шими добавками многостенных углеродных нано-

ORCID: https://orcid.org/ 0000-0002-7730-2635

трубок оказывает сильное структурообразующее воз-

действие на полимерную матрицу, что обеспечивает

усиление связи между матрицей и анизотропным

Список литературы

нанонаполнителем и проявляется в росте модуля

упругости и прочности, величина которого зависит

[1] Песецкий С. C. Гибридное микро- и нанонаполнение

конструкционных пластиков: синергизм армирую-

от содержания, степени диспергирования и ориен-

щего действия // Полимерные материалы и техно-

тации нанотрубок, с одной стороны, и направления

логии. 2015. Т. 1. № 2. С. 5.

действия напряжения при механических испытани-

[2] Песецкий С. С., Богданович С. П., Содылева Т. М.

ях — с другой.

Упрочнение полиамида 6 при гибридном наполне-

Степень упрочнения нанокомпозитов резко сни-

нии коротким базальтовым волокном и наноглиной

жается при замене частично-кристаллического

// Докл. Нац. акад. наук Беларуси. 2017. Т. 61. № 2.

ПЭТ на аморфный ПЭТ-Г, сохраняя при этом зави-

С. 74-83.

симость от степени ориентации нанотрубок и на-

[3] Песецкий С. С., Богданович С. П., Дубровский В. В.,

правления действия напряжения при испытаниях,

Содылева Т. М., Адериха В. Н., Усова В. Н. Мор-

что доказывает определяющую роль в армирующем

фология и свойства гибридных композитов ПА6 с

эффекте ориентированных нанокристаллических

короткими углеродными волокнами и органоглиной

структур, индуцированных поверхностью нанона-

// Полимерные материалы и технологии. 2016. Т. 2.

№ 3. С. 45-57.

полнителя.

[4] Clifford M. J., Wan T. M. Fiber reinforced

Прочность и модуль упругости гибридно-напол-

nanocomposites: Mechanical properties of PA6/clay

ненных композитов, содержащих нанотрубки и сте-

and glass fiber/PA6/clay nanocomposites // Polymer.

кловолокна, превышают показатели стеклопластиков

2010. V. 51. P. 535-539.

на 20-30% при умеренном содержании стекловолок-

https://doi.org/10.1016/j.polymer.2009.11.046

на, что объясняется повышенными механическими

[5] Meszaros L., Deak T. Preparation and mechanical

характеристиками наномодифицированной поли-

properties of injection moulded polyamide 6 matrix

мерной матрицы и зависит от содержания и степени

hybrid nanocomposite // Compos. Sci. Technol. 2013.

ориентации анизотропных нано- и микроразмерных

V. 75. P. 22-27.

наполнителей.

https://doi.org/10.1016/j.compscitech.2012.11.013

[6] Pedrazzoli D., Pegoretti A. Silica nanoparticles as

coupling agents for polypropylene/glass composites //

Финансирование работы

Compos. Sci. Technol. 2013. V. 76. P. 77-83.

https://doi.org/10.1016/j.compscitech.2012.12.016

Работа выполнена в рамках задания 6.53 госу-

[7] Arao Y., Yumitori S., Suzuki H., Tanaka T., Katayama T.

дарственной программы научных исследований

Mechanical properties of injection-molded carbon fiber/

«Физическое материаловедение, новые материалы

polypropylene composites hybridized with nanofillers //

и технологии», подпрограмма «Полимерные мате-

Composites, Part A. 2013. V. 55. P. 19-26.

риалы и технологии» национальной академии наук

https://doi.org/10.1016/j.compositesa.2013.08.002

Беларуси.

[8] Asadi A., Miller M., Moon R., Kalaitzidou K. Improving

the interfacial and mechanical properties of short glass

fiber/epoxy composites by coating the glass fibers with

Конфликт интересов

cellylose nano crystals // eXPRESS Polym. Lett. 2016.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта инте-

V. 10 (7). P. 587-597.

ресов, требующего раскрытия в данной статье.

https://doi.org/10.3144/expresspolymlett.2016.54

766

Дубровский В. В. и др.

[9] Munoz-Vulez M. F., Valadez-Gonzalez A., Herrera-

[18]

Mills N. J. Plastics. Microstructure and Engineering

Franco P. J. Effect of fiber surface treatment on

Application. Elsevier, 2005. P. 129-130.

the incorporation of carbon nanotubes and on the

https://doi.org/10.1016/B978-0-7506-5148-6.X5000-4

micromechanical properties of a single-carbon fiber-

[19]

Xu J. Z., Zhong G.-J., Hsiao B. S., Fua Q., Li Z.-M.

epoxy matrix composite // eXPRESS Polym. Lett.

Low-dimensional carbonaceous nanofiller induced

2017. V. 11 (9). P. 704-718.

polymer crystallization // Prog. Polym. Sci. 2014.

https://doi.org/10.3144/expresspolymlett.2017.68

V. 39. P. 555-593.

[10] Pegoretti A., Mahmood H., Pedrazzoli D.,

https://doi.org/10.1016/j.progpolymsci.2013.06.005

Kalaitzidou K. Improving fiber/matrix interfacial

[20]

Cruz-Delgado V. J., Ávila-Orta C. A., Espinoza-

strength through graphene and graphene-oxide nano

Martínez A. B., Mata-Padilla J. M., Solis-Rosales S. G.,

platelets // IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. 2016.

Jalbout A. F., Medellín-Rodríguez F. J., Hsiao B. S.

V. 139 (1). ID 012004.

Carbon nanotube surface-induced crystallization of

https://doi:10.1088/1757-899X/139/1/012004

polyethylene terephthalate (PET) // Polymer. 2014.

[11] Дубровский В. В., Адериха В. Н., Шаповалов В. А.,

V. 55. P. 642-650.

Песецкий С. С. Гибридное наполнение коротким

https://doi.org/10.1016/j.polymer.2013.12.029

стекловолокном и терморасширенным графитом

[21]

Ning N., Fu S., Zhang W., Chen F., Wang K., Deng H.,

в технологии высокомодульных композитов на

Zhang Q., Fu Q. Realizing the enhancement of

основе полиэтилентерефталата // Докл. Нац. акад.

interfacial interaction in semicrystalline polymer/

наук Беларуси. 2018. Т. 62. № 1. С. 120-128.

filler composites via interfacial crystallization // Prog.

[12] Dubrovsky V. V., Shapovalov V. A., Aderikha V. N.,

Polym. Sci. 2012. V. 37. P. 1425-1455.

Pesetskii S. S. Effect of hybrid filling with short glass

https://doi.org/10.1016/j.progpolymsci.2011.12.005

fibers and expanded graphite on structure, rheological

[22]

Heeley E. L., Hughes D. J., Crabb E. M., Bowen J.,

and mechanical properties of poly(ethylene

Bikondo O., Mayoral B., Leung S., McNally T.

terephthalate) // Mater. Today Commun. 2018. V. 17.

The formation of a nanohybrid shish-kebab

P. 15-23.

(NHSK) structure in melt-processed composites of

https://doi.org/10.1016/j.mtcomm.2018.08.002

poly(ethylene terephthalate) (PET) and multi-walled

[13] Pesetskii S. S., Shevchenko V. V., Dubrovsky V. V.

carbon nanotubes (MWCNTs) // Polymer. 2017.

Morphology and properties of PET/TРEE blends

V. 117. P. 208-219.

modified in the melt by diisocyanate chain extender

https://doi.org/10.1016/j.polymer.2017.04.033

and filled with short glass fiber // J. Appl. Polym. Sci.

[23]

Karger-Kocsis J., Mahmood H., Pegoretti A. Recent

2018. V. 135. ID 45711.

advances in fiber/matrix interphase engineering for

https://doi.org/10.1002/app.45711

polymer composites // Prog. Mater. Sci. 2015. V. 73.

[14] Wunderlich B. Equilibrium melting of flexible linear

P. 1-43.

macromolecules // Polym. Eng. Sci. 1978. V. 18 (6).

http://dx.doi.org/10.1016/j.pmatsci.2015.02.003

P. 431-436. https://doi.org/10.1002/pen.760180603

[24]

Choi N.-S., Takahashi K. Fracture behavior of

[15] Fakirov S. Polymer nanocomposites: Why their

discontinuous fiber-reinforced injection molded

mechanical performance does not justify the

polyester composites: Sections 1-2.3 // Handbook

expectation and a possible solution to the problem? //

of Thermoplastic Polymers: Homo-polymers,

eXPRESS Polym. Lett. 2020. V. 14 (5). P. 436-466.

Copolymers and Composites / Ed. S. Fakirov.

https://doi.org/10.3144/expresspolymlett.2020.36

Weinheim: Wiley-VCH Verlag GmbH, 2002. Ch. 25.

[16] Ma P. C., Siddiqui N. A., Marom G., Kim J. K.

P. 1173-1178.

Dispersion and functionalization of carbon nanotubes

https://doi.org/10.1002/3527601961.ch25a

for polymer-based nanocomposites: A review //

[25]

Gauthier C., Chailan J.-F., Chauchard J. Utilisation

Composites, Part A. 2010. V. 41. P. 1345-1367.

de lʹanalyse viscoélastique dynamique à lʹétude

https://doi.org/10.1016/j.compositesa.2010.07.003

de la cristallisation isotherme du poly(téréphtalate

[17] May-Pat A., Avilés F., Toro P., Yazdani-Pedram M.,

dʹethylène) amorphe. Application à des composites

Cauich-Rodríguez J. V. Mechanical properties of

unidirectionnels avec fibres de verre // Die

PET composites using multiwalled carbon nanotubes

Makromolekulare Chemie. 1992. V. 193. P. 1001-

functionalized by inorganic and itaconic acids //

1009. https://doi.org/10.1002/macp.1992.021930416

eXPRESS Polym. Lett. 2012. V. 6 (2). P. 96-106.

https://doi.org/10.3144/expresspolymlett.2012.11