plasticnewsПластические массыPlasticheskie massy0554-2901PLASTMASSY Publishing House (Moscow)10.35164/0554-2901-2023-5-6-53-56plasticnews-889Research ArticleСЫРЬЁ И ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫRAW AND AUXILIARY MATERIALSЭлектропроводящие нанокомпозиты на основе полиэтилена высокой плотности и различных типов углеродсодержащих наполнителейElectrically conductive nanocomposites based on high density polyethylene and different types of carbon-containing fillersАллахвердиеваХ. В.AllahverdyevaKh. V.

Баку

Baku

КахрамановН. Т.KakhramanovN. T.

Баку

Baku

ДадашеваЭ. В.DadashevaE. V.

Баку

Baku

Институт полимерных материалов Министерства науки и образования АзербайджанаАзербайджанInstitute of Polymeric Materials of the Ministry of Science and Education of AzerbaijanAzerbaijan20232607202315-65356Copyright © Аллахвердиева Х.В., Кахраманов Н.Т., Дадашева Э.В., 20232023Аллахвердиева Х.В., Кахраманов Н.Т., Дадашева Э.В.Allahverdyeva K.V., Kakhramanov N.T., Dadasheva E.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.plastics-news.ru/jour/article/view/889

В статье приводятся результаты системного анализа электропроводности нанокомпозитов на основе полиэтилена высокой плотности и таких углеродных наполнителей, как технический углерод и графит. Используется 13 углеродных наполнителей наноразмерного уровня. В задачу исследования входило из числа используемых нанонаполнителей различного типа выбрать наиболее эффективные. Эффективность наночастиц оценивалась не только по данным электропроводности, но и по изменению основных физико-механических показателей. Исследовали такие свойства, как электропроводность, разрушающее напряжение, относительное удлинение и показатель текучести расплава. Показано, что сравнительно лучшими нанонаполнителями являются технический углерод марки Printex XE 2B и графит марки ГС-2.

The article presents the results of a systematic analysis of the electrical conductivity of nanocomposites based on high density polyethylene and carbon fillers such as carbon black and graphite. 13 nanoscale carbon fillers are used. The aim of the study was to select the most effective nanofillers from among the various types used. The efficiency of nanoparticles was evaluated not only by electrical conductivity data, but also by changes in the main physical and mechanical parameters. Such characteristics as electrical conductivity, breaking stress, elongation and melt fl ow index were studied. It is shown that the best nanofillers are Printex XE 2B carbon black and GS-2 graphite.

электропроводностьразрушающее напряжениеотносительное удлинениепоказатель текучести расплаваистираемостьмежсферолитная областьнанокомпозитытехнический углеродграфитelectrical conductivitybreaking stressrelative elongationmelt fl ow rateabrasioninterspherulite regionnanocompositescarbon blackgraphiteReferencesБерлин А.А., Вольфсон С.А., Ошман В.Г. Принципы создания композиционных материалов. М.: Химия, 1990, 240 с.Берлин А.А., Вольфсон С.А., Ошман В.Г. Принципы создания композиционных материалов. М.: Химия, 1990, 240 с.Д. Нвабумбы, Т. Кю. Композиты на основе полиолефинов. СПб: ИЛ «Научные основы и технологии» 2014, 744 с.Д. Нвабумбы, Т. Кю. Композиты на основе полиолефинов. СПб: ИЛ «Научные основы и технологии» 2014, 744 с.Kakhramanov N.T., Allahverdiyeva Kh.V., Mustafayeva F.A. Structure and Properties of Conducting Composites Based on Polyolefins and Carbon Black.// Russian Journal of Applied Chemistry, 2022, Vol. 95, No.8, pp. 1146–1152.Kakhramanov N.T., Allahverdiyeva Kh.V., Mustafayeva F.A. Structure and Properties of Conducting Composites Based on Polyolefins and Carbon Black.// Russian Journal of Applied Chemistry, 2022, Vol. 95, No.8, pp. 1146–1152.Kakhramanov N.T., Allahverdiyeva Kh.V., Martynova G.S., Mustafayeva F.A., Gahramanli Y.N. New Approaches for the Interpretation of the Structure and Phase Transitions in Nanocomposites Based on Modified Polyolefins and Technical Carbon.// J.Chem.Soc.Pak., vol. 45, No.2, 2023, p. 119–127.Kakhramanov N.T., Allahverdiyeva Kh.V., Martynova G.S., Mustafayeva F.A., Gahramanli Y.N. New Approaches for the Interpretation of the Structure and Phase Transitions in Nanocomposites Based on Modified Polyolefins and Technical Carbon.// J.Chem.Soc.Pak., vol. 45, No.2, 2023, p. 119–127.Алоев В.З., Жирикова З.М., Тарчокова М.А. Эффективность использования нанонаполнителей разных типов в полимерных композитах. //Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2020, т. 63, вып.4, с.81–85.Алоев В.З., Жирикова З.М., Тарчокова М.А. Эффективность использования нанонаполнителей разных типов в полимерных композитах. //Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2020, т. 63, вып.4, с.81–85.Liang J. X., Yang Q. Mechanical properties of carbon blackfilled high-density polyethylene antistatic composites // J. Reinf. Plast. Compos. 2008. V. 28. N3. P. 295−304. https://doi.org/10.1177/0731684407081376.Liang J. X., Yang Q. Mechanical properties of carbon blackfilled high-density polyethylene antistatic composites // J. Reinf. Plast. Compos. 2008. V. 28. N3. P. 295−304. https://doi.org/10.1177/0731684407081376.Allahverdiyeva Kh.V., Martynova G.S., Mustafayeva F.A.,Gahramanli Y.N. Structural features and mechanism of crystallization of nanocomposites based on maleinated high density polyethylene and carbon black. // Heliyon, 2023(9), e14829.Allahverdiyeva Kh.V., Martynova G.S., Mustafayeva F.A.,Gahramanli Y.N. Structural features and mechanism of crystallization of nanocomposites based on maleinated high density polyethylene and carbon black. // Heliyon, 2023(9), e14829.Kim J., Lee J., You J., Park M.-S., Hossain M. S. A., Yamauchi Y., Kim J. H. Conductive polymers for next-generation energy storage systems: recent progress and new functions // Mater. Horiz. 2016. V. 3. N6. P. 517−535. https://doi.org/10.1039/C6MH00165C.Kim J., Lee J., You J., Park M.-S., Hossain M. S. A., Yamauchi Y., Kim J. H. Conductive polymers for next-generation energy storage systems: recent progress and new functions // Mater. Horiz. 2016. V. 3. N6. P. 517−535. https://doi.org/10.1039/C6MH00165C.Shi Y., Peng L., Ding Y., Zhao Y., Yu G. Nanostructured conductive polymers for advanced energy storage // Chem. Soc. Rev. 2015. V. 44. P. 6684−6696. https://doi.org/10.1039/C5CS00362H.Shi Y., Peng L., Ding Y., Zhao Y., Yu G. Nanostructured conductive polymers for advanced energy storage // Chem. Soc. Rev. 2015. V. 44. P. 6684−6696. https://doi.org/10.1039/C5CS00362H.Wang X., Zhao J., Chen M., Ma L., Zhao X., Dang Z.-M., Wang Z. Improved self-healing of polyethylene/carbon black nanocomposites by their shape memory effect // J. Phys. Chem. B. 2013. V. 117. P. 1467−1474. https://doi.org/10.1021/jp3098796.Wang X., Zhao J., Chen M., Ma L., Zhao X., Dang Z.-M., Wang Z. Improved self-healing of polyethylene/carbon black nanocomposites by their shape memory effect // J. Phys. Chem. B. 2013. V. 117. P. 1467−1474. https://doi.org/10.1021/jp3098796.Cheng X., Bao C., Wang X., Zhang F., Dong W. Soft surface electrode based on PDMS-CB conductive polymer for electrocardiogram recordings // Appl. Phys. A. 2019. V. 125. ID 876. https://doi.org/10.1007/s00339-019-3124-5.Cheng X., Bao C., Wang X., Zhang F., Dong W. Soft surface electrode based on PDMS-CB conductive polymer for electrocardiogram recordings // Appl. Phys. A. 2019. V. 125. ID 876. https://doi.org/10.1007/s00339-019-3124-5.Gómez I. J., Sulleiro M. V., Mantione D., Alegret N. Carbon nanomaterials embedded in conductive polymers: A state of the art // Polymers. 2021. V. 13. N 5. ID 745. https://doi.org/10.3390/polym13050745.Gómez I. J., Sulleiro M. V., Mantione D., Alegret N. Carbon nanomaterials embedded in conductive polymers: A state of the art // Polymers. 2021. V. 13. N 5. ID 745. https://doi.org/10.3390/polym13050745.Paszkiewicz S., Szymczyk A., Zubkiewicz A., Subocz J., Stanik R., Szczepaniak J. Enhanced functional properties of low-density polyethylene nanocomposites containing hybrid fillers of multi-walled carbon nanotubes and nano carbon black // Polymers. 2020. V. 12. N 6. ID 1356. https://doi.org/10.3390/polym12061356.Paszkiewicz S., Szymczyk A., Zubkiewicz A., Subocz J., Stanik R., Szczepaniak J. Enhanced functional properties of low-density polyethylene nanocomposites containing hybrid fillers of multi-walled carbon nanotubes and nano carbon black // Polymers. 2020. V. 12. N 6. ID 1356. https://doi.org/10.3390/polym12061356.Zaccone M., Frache A., Torre L., Armentano I., Monti M.. Effect of filler morphology on the electrical and thermal conductivity of PP/ carbon−based nanocomposites // J. Compos. Sci. 2021. V. 5. N 8. ID 196; https://doi.org/10.3390/jcs5080196.Zaccone M., Frache A., Torre L., Armentano I., Monti M.. Effect of filler morphology on the electrical and thermal conductivity of PP/ carbon−based nanocomposites // J. Compos. Sci. 2021. V. 5. N 8. ID 196; https://doi.org/10.3390/jcs5080196.Zhang Q., Wang J., Zhang B.-Y., Guo B.-H., Yu J., Guo Z.-X. Improved electrical conductivity of polymer/carbon black composites by simultaneous dispersion and interaction-induced network assembly // Compos. Sci. Technol. 2019. V. 179. P. 106−114. https://doi.org/10.1016/j.compscitech.2019.05.008.Zhang Q., Wang J., Zhang B.-Y., Guo B.-H., Yu J., Guo Z.-X. Improved electrical conductivity of polymer/carbon black composites by simultaneous dispersion and interaction-induced network assembly // Compos. Sci. Technol. 2019. V. 179. P. 106−114. https://doi.org/10.1016/j.compscitech.2019.05.008.Yang J., Liang J. A modified model of electrical conduction for carbon black–polymer composites // Polym. Int. 2010. V. 60. P. 738−742. https://doi.org/10.1002/pi.3002.Yang J., Liang J. A modified model of electrical conduction for carbon black–polymer composites // Polym. Int. 2010. V. 60. P. 738−742. https://doi.org/10.1002/pi.3002.Аллахвердиева Х.В. Физико-механические свойства нанокомпозитов на основе технического углерода и полиолефинов // Материаловедение. 2022. №6. С. 42−48. https://doi.org/10.31044/1684-579X-2022-0-6-42-48.Аллахвердиева Х.В. Физико-механические свойства нанокомпозитов на основе технического углерода и полиолефинов // Материаловедение. 2022. №6. С. 42−48. https://doi.org/10.31044/1684-579X-2022-0-6-42-48.Gao J. Fabrication of conductive polymer composites and their applications in sensors // Polymer Nanocomposite Materials. 2021. P. 21–52. https://doi.org/10.1002/9783527826490.ch2.Gao J. Fabrication of conductive polymer composites and their applications in sensors // Polymer Nanocomposite Materials. 2021. P. 21–52. https://doi.org/10.1002/9783527826490.ch2.Калистратова Л.Ф., Егорова В.А. Упорядочение аморфной фазы как одна из характеристик надмолекулярной структуры аморфно-кристаллического полимера // Материаловедение. 2019. №1. С. 3−5. [Kalistratova L. F., Egorova V. A. Ordering of the amorphous phase as one of the characteristics of supramolecular structure of amorphous-crystalline polymer // Inorg. Mater. Appl. Res. 2019. V. 10. P. 933–938. https://doi.org/10.1134/S2075113319040208].Калистратова Л.Ф., Егорова В.А. Упорядочение аморфной фазы как одна из характеристик надмолекулярной структуры аморфно-кристаллического полимера // Материаловедение. 2019. №1. С. 3−5. [Kalistratova L. F., Egorova V. A. Ordering of the amorphous phase as one of the characteristics of supramolecular structure of amorphous-crystalline polymer // Inorg. Mater. Appl. Res. 2019. V. 10. P. 933–938. https://doi.org/10.1134/S2075113319040208].Njuguna J., Pielichowski K., Desai S. Nanofiller-reinforced polymer nanocomposites // Polym. Adv. Technol. 2008. V. 19. N 8. P. 947−959. https://doi.org/10.1002/pat.1074.Njuguna J., Pielichowski K., Desai S. Nanofiller-reinforced polymer nanocomposites // Polym. Adv. Technol. 2008. V. 19. N 8. P. 947−959. https://doi.org/10.1002/pat.1074.Kryszewski M. On the influence of interfacial effects on the properties of filled polymers and blends // Acta Polym. 2003. V. 39. N1‒2. P. 37–41. https://doi.org/10.1002/actp.1988.010390108.Kryszewski M. On the influence of interfacial effects on the properties of filled polymers and blends // Acta Polym. 2003. V. 39. N1‒2. P. 37–41. https://doi.org/10.1002/actp.1988.010390108.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.