Влияние технического углерода на физико-механические свойства древесно-полимерного композита

Аннотация

Одним из ограничений широкого применения древесно-полимерных композитов (ДПК) на основе древесной муки и вторичного полиэтилена высокой плотности является их недостаточная размерная стабильность. В данной работе исследуется влияние технического углерода (ТУ) на физико-механические свойства ДПК с целью повышения их устойчивости к деформациям. Технический углерод равномерно распределялся по поверхности гранул ДПК методом механического смешивания. Полученные гранулы подвергались горячему экструдированию, в результате чего формировалась пространственная сеть, в которой частицы технического углерода концентрировались преимущественно на границах между гранулами. Показано, что образцы с формированием сетчатой структуры обладают большей устойчивостью к ползучести, меньшим водопоглощением при определенной концентрации углерода. Это свидетельствует о высокой стойкости материала к внешним механическим нагрузкам, температурным воздействиям и влаге. Дополнительно установлено, что благодаря формированию жесткой углеродной сетки, такие композиты демонстрируют повышенный модуль упругости при растяжении, а их прочностные и ударные характеристики остаются на уровне композитов без технологической добавки в виде ТУ.

Ключевые слова

Древесно-полимерный композит, технический углерод, размерная стабильность, термическое расширение, водопоглощение, прочность при растяжении, экструзия, вторичный полиэтилен, физико-механические свойства.

Список литературы

1. Володина Н.С., Терзиян Т.В., Сафронов А.П., Петров А.В. Термодинамика дезагрегированных полимерсодержащих композиций на основе нанодисперсных порошков Ni и NiO // Chimica Techno Acta. 2015. Т. 2. № 1. С. 6-15.
2. Сафин Р.Г., Сафина А.В., Валеев К.В., Фахрутдинов Р.Р. Способ получения композиционного материала на основе отходов текстильной промышленности и арабиногалактана // Известия высших учебных заведений. Технология текстильной промышленности. 2021. № 6. С. 297-302.
3. Сафин Р.Г., Байгильдеева Е.И., Зиатдинова Д.Ф., Фахрутдинов Р.Р. Влияние различных полимеров и технологических добавок на свойства древесно-полимерных композитов // Системы. Методы. Технологии. 2022. № 2 (54). С. 114-118.
4. Guchait A., Chattopadhyay S., Mondal T., Saxena A. Influence of Nanofillers on Adhesion Properties of Polymeric Composites. ACS Omega. 2022;7(5):3844-3859.
5. Lipi?ska M., Gaca M., Zaborski M. Curing kinetics and ionic interactions in layered double hydroxides–nitrile rubber Mg-Al-LDHs-XNBR composites. Polymer Bulletin. 2021;78(6):3199-3226.
6. Cao H., Duan L., Zhang Ya. et al. Current hydrogel advances in physicochemical and biological response-driven biomedical application diversity. Signal Transduction and Targeted Therapy. 2021;6(1):1-31.
7. Wei Y., Zhou H., Deng H. et al. "Toolbox" for the Processing of Functional Polymer Composites. Nano-Micro Letters. 2022;14(1).
8. Figovsky O., Beilin D. Polymer nanocomposites with high resistance to aggressive environment. Scientific Israel – Technological Advantages. 2016;18(1):134-162.
9. Kudryavtsev P. On the issue of predicting the strength of adhesive joints in dispersed systems. Scientific Israel – Technological Advantages. 2021;23(1-2):3-27.
10. Antonov A.S., Struk V.A., Wan X. et al. Nanocomposite Polymer Materials with High Performance Characteristics. Material and Mechanical Engineering Technology. 2024;4(4):36-43.
11. Buketov A.V., Shulga Yu.M., Fesenko I.P. et al. Increasing the Lifetime of Water Transportation Vehicles by Using Multifunctional Composites with a Polymer Matrix, Ultradisperse Diamond, and Discrete Fibrous Filler. Journal of Superhard Materials. 2024;46(1):40-54.
12. Irzhak V. Epoxy Nanocomposites with Carbon Fillers. Reviews and Advances in Chemistry. 2022;12(1):22-56.