Influence of nanofiller on the structure and properties of macromolecular compounds

  • L.M. Ushakova Ningbo University of Technology, Ningbo, China; Chuiko Institute of Surface Chemistry of National Academy of Sciences of Ukraine, Kyiv, Ukraine
  • K.O. Ivanenko Ningbo University of Technology, Ningbo, China; Institute of Macromolecular Chemistry of NAS of Ukraine, Kyiv, Ukraine
  • N.V. Sigareva Chuiko Institute of Surface Chemistry of National Academy of Sciences of Ukraine, Kyiv, Ukraine`
  • М.І. Terets Chuiko Institute of Surface Chemistry of National Academy of Sciences of Ukraine, Kyiv, Ukraine`
  • М.Т. Kartel Chuiko Institute of Surface Chemistry of National Academy of Sciences of Ukraine, Kyiv, Ukraine; Ningbo University of Technology, Ningbo, China
  • Yu.І. Sementsov Chuiko Institute of Surface Chemistry of National Academy of Sciences of Ukraine, Kyiv, Ukraine; Ningbo University of Technology, Ningbo, China
Keywords: carbon nanotubes, pyrogenic oxides, synthetic polymers, biopolymers

Abstract

Experimentally, by methods of X-ray phase analysis, temperature-programmable desorption mass spectrometry, electrical resistance, tension and compression, it was found that nanoscale fillers (carbon nanotubes, pyrogenic oxides of silicon, titanium and titanium-silicon, and polymers with structure, mechanical (stress and strain deformation) and thermodynamic (melting and thermodestruction temperatures) properties. According to the results of quantum chemical calculations, such effects can be explained by the interaction of the polymer with the nanofiller and the formation of intermolecular complexes due to intermolecular dispersion forces.

 

Експериментально, методами рентгенофазового аналізу, температурно-програмованої десорбційної мас-спектрометрії, електроопору, розтягу та стискання, встановлено, що нанорозмірні наповнювачі (вуглецеві нанотрубки, пірогенні оксиди кремнію, титану та титанокремнезему) при взаємодії з деякими біо-, сітчастими та лінійними полімерами змінюють їхню структуру, механічні (напругу та деформацію руйнування) і термодинамічні (температури плавлення та термодеструкції) властивості. За результатами квантово-хімічних розрахунків такі ефекти можуть бути пояснені взаємодією полімеру з нанонаповнювачем і утворенням міжмолекулярних комплексів за рахунок міжмолекулярних дисперсійних сил.

References

K.O. Ivanenko, L.M. Ushakova, T.G. Avramenko, S.L. Revo, M.T. Kartel, Yu.I. Sementsov, Springer Proceedings in Physics 246, 685 (2021); https://doi.org/10.1007/978-3-030-51905-6_46.

Yu.I. Sementsov, M.T. Kartel, Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni 10(2), 174 (2019); https://doi.org/10.15407/hftp10.02.174.

Yu. Sementsov, O. Cherniuk, G. Dovbeshko, S. Zhuravskyi, S. Makhno, B. Wang, M. Kartel, Journal of Materials Science and Chemical Engineering 7(7), 26 (2019); https://doi.org/10.4236/msce.2019.77004.

Yu. I. Sementsov, Formation of structure and properties of sp2-carbon nanomaterials and functional composites with their participation (Interservice, Kyiv, 2019), p.198–205.

Yu.I. Sementsov, S.N. Makhno, S.V. Zhuravsky, M.T. Kartel, Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni 8(2), 107 (2017); https://doi.org/10.15407/hftp08.02.107.

M. Kartel, Yu. Sementsov, S. Mahno, V. Trachevskiy, W. Bo, Universal Journal of Materials Science 4(2), 23 (2016); https://doi.org/10.13189/ujms.2016.040202.

M. Malagù, M. Goudarzi, A. Lyulin, E. Benvenuti, A. Simone, Composites Part B 131, 260 (2017); https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2017.07.029.

M. Cen-Puc, A. I. Oliva-Avilés, F. Avilés, Physica E : Low-dimensional Systems and Nanostructures 95, 41–50 (2018); https://doi.org/10.1016/j.physe.2017.09.001.

J.C. Halpin, J.L. Kardos, Polym. Eng. Sci 16(5) 344 (1976); https://doi.org/10.1002/pen.760160512.

A. Haque, A. Ramasetty, Composite Structures 71, 68 (2005); https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2004.09.029.

A. Patterson, Phys. Rev. 56(10), 978 (1939); https://doi.org/10.1103/PhysRev.56.978.

M.I. Terets, E.M. Demianenko, S.V. Zhuravsky, О.А. Сhernyuk, V.S. Kuts, A.G. Grebenyuk, Yu.I. Sementsov, L.M. Kokhtych, M.T. Kartel, Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni 10(1), 75 (2019); https://doi.org/10.15407/hftp10.01.075.

N.V. Poltorayska, B.M. Gorelov, O.O. Tkachenko, Voprosy khimii i khimicheskoi tekhnologii 5, 94 (2012); http://nbuv.gov.ua/UJRN/Vchem_2012_5_21.

N. V. Sigareva, B. M. Gorelov, D. L. Starokadonskyi, Surface 5(20), 204 (2013); http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/149445.

B.M. Gorelov, T.Yu. Gromovoy, N.V. Sigareva, Surface 5(20), 215 (2013); https://doi.org/10.15407/Surface.

B. Gorelov, A. Gorb, O. Korotchenkov, A. Nadtochiy, O. Polovina, N. Sigareva J. Appl. Polym. Sci., 132, 42010 (2015); https://doi.org/10.1002/app.42010.

B.M. Gorelov, V.N. Mistchenko, A.G. Girchenko, Surface 1(16), 136 (2009); https://doi.org/10.15407/Surface.

L.M. Ushakova, B.G. Mischanchuk, N.P. Galagan, V.O.O. Pokrovskij, O.O. Chujko, Biophysical Bulletin 28, 75 (2012); https://periodicals.karazin.ua/biophysvisnyk/article/view/2506.

L.M. Ushakova, Ph.D. dissertation, O. Chuiko Institute of Surface Chemistry of National Academy of Sciences of Ukraine, 2021.

A.A. Tager, Fizikokhimiia polimerov (Khimiia, Moscow, 1978).

S. Xu,·H. Xiao, Y. Chen, J. Li, Ke Jiang, X. He, J. Zhang, Y. Jiang, X. Huang, J. Xie, J. Qi, Journal of Thermal Analysis and Calorimetry 140, 1331 (2020); https://doi.org/10.1007/s10973-020-10079-1.

Published
2022-06-30
How to Cite
UshakovaL., IvanenkoK., SigarevaN., TeretsМ., KartelМ., & SementsovY. (2022). Influence of nanofiller on the structure and properties of macromolecular compounds. Physics and Chemistry of Solid State, 23(2), 394-400. https://doi.org/10.15330/pcss.23.2.394-400
Section
Scientific articles (Physics)