plasticnewsПластические массыPlasticheskie massy0554-2901PLASTMASSY Publishing House (Moscow)10.35164/0554-2901-2024-01-40-43plasticnews-957Research ArticleСЫРЬЁ И ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫRAW AND AUXILIARY MATERIALSПолимерные композиционные материалы на основе связующего из возобновляемого сырья: влияние наполнителя на физико-механические свойстваPolymer composite materials based on a binder from renewable raw materials: the effect of a filler on the physical and mechanical propertiesПетренкоД. С.PetrenkoD. S.

г. Новочеркасск

Novocherkassk

КлушинВ. А.KlushinV. A.

г. Новочеркасск

Novocherkassk

ПетренкоА. А.PetrenkoA. A.

г. Новочеркасск

Novocherkassk

УльянкинаА. А.UlyankinaA. A.

г. Новочеркасск

Novocherkassk

anya-barbashova@yandex.ruСмирноваН. В.SmirnovaN. V.

г. Новочеркасск

Novocherkassk

Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. ПлатоваРоссияPlatov South-Russian State Polytechnic University (NPI)Russian Federation202416032024014043Copyright © Петренко Д.С., Клушин В.А., Петренко А.А., Ульянкина А.А., Смирнова Н.В., 20242024Петренко Д.С., Клушин В.А., Петренко А.А., Ульянкина А.А., Смирнова Н.В.Petrenko D.S., Klushin V.A., Petrenko A.A., Ulyankina A.A., Smirnova N.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/957

Разработаны полимерные композиционные материалы с использованием полиэфируретанакрилатной смолы на основе 2,5-фурандикарбоновой кислоты, полученной из растительной биомассы, и ряда синтетических (угле-, стекло- и арамидное волокно) и минеральных (базальт) волокнистых наполнителей. Продемонстрированы высокие эксплуатационные характеристики полученных ПКМ. Исследовано влияние гибридизации синтетических волокон природными целлюлозными волокнами (хлопок) на физико-механические свойства полимерных композиционных материалов. Показано увеличение предела прочности при растяжении с одновременным снижением плотности ПКМ при использовании гибридного наполнителя углеволокно/хлопок.

Polymer composite materials have been developed using polyester-urethane-acrylate resin based on 2,5-furandicarboxylic acid obtained from plant biomass and a number of synthetic (carbon, glass, and aramid fibers) and mineral (basalt) fibrous fillers. The high operational characteristics of the obtained PCMs are demonstrated. The effect of hybridization of synthetic fibers with natural cellulose fibers (cotton) on the physical and mechanical properties of polymer composite materials has been studied. An increase in tensile strength with a simultaneous decrease in the density of PCM using a carbon fi ber/cotton hybrid filler is shown.

растительная биомасса25-фурандикарбоновая кислотаполиэфируретанакрилатполимерные композиционные материалыарамидное волокноуглепластикстеклопластикбазальтовое волокнонатуральные волокнаplant biomass25-furandicarboxylic acidpolyether urethane acrylatepolymer composite materialsaramid fibercarbon fiberfiberglassbasalt fibernatural fibersРабота выполнена в рамках реализации национального проекта «Наука и университеты» при поддержке Министерства науки и высшего образования РФ, проект № 075–03-2021-016/4 «Разработка нового поколения композиционных и функциональных материалов со специальными свойствами» в лаборатории «Новые композиционные и функциональные материалы со специальными свойствами».ReferencesAdekomaya, O. Industrial and biomedical applications of fiber reinforced composites / O. Adekomaya, T. Majozi // Fiber Reinforced Composites. ‒ 2021. ‒ P. 753‒783.Adekomaya, O. Industrial and biomedical applications of fiber reinforced composites / O. Adekomaya, T. Majozi // Fiber Reinforced Composites. ‒ 2021. ‒ P. 753‒783.Thermal stability of natural fibers and their polymer composites / M. Asim, M. T. Paridah, M. Chandrasekar [et al.] // Iranian Polymer Journal. ‒ 2020. ‒ V. 29, №7. ‒ P. 625‒648.Thermal stability of natural fibers and their polymer composites / M. Asim, M. T. Paridah, M. Chandrasekar [et al.] // Iranian Polymer Journal. ‒ 2020. ‒ V. 29, №7. ‒ P. 625‒648.Mechanical, morphological, and thermal characteristics of epoxy/ glass fiber/cellulose nanofiber hybrid composites / T. Azhary, M. Kusmono, W. Wildan [et al.] // Polymer Testing. ‒ 2022. ‒ V. 110. ‒ P. 107560.Mechanical, morphological, and thermal characteristics of epoxy/ glass fiber/cellulose nanofiber hybrid composites / T. Azhary, M. Kusmono, W. Wildan [et al.] // Polymer Testing. ‒ 2022. ‒ V. 110. ‒ P. 107560.Natural fiber eco-composites / G. Bogoeva-Gaceva, M. Avella, M. Malinconico [et al..] // Polymer Composites. ‒ 2007. ‒ V. 28, №1. ‒ P. 98‒107.Natural fiber eco-composites / G. Bogoeva-Gaceva, M. Avella, M. Malinconico [et al..] // Polymer Composites. ‒ 2007. ‒ V. 28, №1. ‒ P. 98‒107.Environmental durability of carbon/flax fiber hybrid composites / M. Cheng, Y. Zhong, U. Kureemun [et al.] // Composite Structures. ‒ 2020. ‒ V. 234. ‒ P. 111719.Environmental durability of carbon/flax fiber hybrid composites / M. Cheng, Y. Zhong, U. Kureemun [et al.] // Composite Structures. ‒ 2020. ‒ V. 234. ‒ P. 111719.Properties and performances of various hybrid glass/natural fibre composites for curved pipes / G. Cicala, G. Cristaldi, G. Recca [et al.] // Materials & Design. ‒ 2009. ‒ V. 30, №7. ‒ P. 2538-2542.Properties and performances of various hybrid glass/natural fibre composites for curved pipes / G. Cicala, G. Cristaldi, G. Recca [et al.] // Materials & Design. ‒ 2009. ‒ V. 30, №7. ‒ P. 2538-2542.Development of fl ax/carbon fibre hybrid composites for enhanced properties / H. N. Dhakal, Z. Y. Zhang, R. Guthrie [et al.] // Carbohydrate Polymers. ‒ 2013. ‒ V. 96, №1. ‒ P. 1‒8.Development of fl ax/carbon fibre hybrid composites for enhanced properties / H. N. Dhakal, Z. Y. Zhang, R. Guthrie [et al.] // Carbohydrate Polymers. ‒ 2013. ‒ V. 96, №1. ‒ P. 1‒8.A novel polyfunctional polyurethane acrylate prepolymer derived from bio-based polyols for UV-curable coatings applications / J. Huang, Y. Xiong, X. Zhou [et al.] // Polymer Testing. ‒ 2022. ‒ V. 106. ‒ P. 107439.A novel polyfunctional polyurethane acrylate prepolymer derived from bio-based polyols for UV-curable coatings applications / J. Huang, Y. Xiong, X. Zhou [et al.] // Polymer Testing. ‒ 2022. ‒ V. 106. ‒ P. 107439.Review on natural plant fibres and their hybrid composites for structural applications: Recent trends and future perspectives / S.O. Ismail, E. Akpan, H.N. Dhakal // Composites Part C: Open Access. ‒ 2022. ‒ V. 9. ‒ P. 100322.Review on natural plant fibres and their hybrid composites for structural applications: Recent trends and future perspectives / S.O. Ismail, E. Akpan, H.N. Dhakal // Composites Part C: Open Access. ‒ 2022. ‒ V. 9. ‒ P. 100322.Recent developments and challenges in natural fiber composites: A review / P. Jagadeesh, M. Puttegowda, P. Boonyasopon [et al.] // Polymer Composites. ‒ 2022. ‒ V. 43, №5. ‒ P. 2545‒2561.Recent developments and challenges in natural fiber composites: A review / P. Jagadeesh, M. Puttegowda, P. Boonyasopon [et al.] // Polymer Composites. ‒ 2022. ‒ V. 43, №5. ‒ P. 2545‒2561.Kushwaha, P.K. The Studies on Performance of Epoxy and Polyester-based Composites Reinforced with Bamboo and Glass Fibers / P.K. Kushwaha, R. Kumar // Journal of Reinforced Plastics and Composites. ‒ 2010. ‒ V. 29, №13. ‒ P. 1952‒1962.Kushwaha, P.K. The Studies on Performance of Epoxy and Polyester-based Composites Reinforced with Bamboo and Glass Fibers / P.K. Kushwaha, R. Kumar // Journal of Reinforced Plastics and Composites. ‒ 2010. ‒ V. 29, №13. ‒ P. 1952‒1962.Marmol, G. Automotive and construction applications of fiber reinforced composites / G. Marmol, D. P. Ferreira, R. Fangueiro // Fiber Reinforced Composites. ‒ 2021. ‒ P. 785‒819.Marmol, G. Automotive and construction applications of fiber reinforced composites / G. Marmol, D. P. Ferreira, R. Fangueiro // Fiber Reinforced Composites. ‒ 2021. ‒ P. 785‒819.Panthapulakkal, S. Injection-molded short hemp fiber/glass fiberreinforced polypropylene hybrid composites ‒ мechanical, water absorption and thermal properties / S. Panthapulakkal, M. Sain // Journal of Applied Polymer Science. ‒ 2007. ‒ V. 103, №4. ‒ P. 2432‒2441.Panthapulakkal, S. Injection-molded short hemp fiber/glass fiberreinforced polypropylene hybrid composites ‒ мechanical, water absorption and thermal properties / S. Panthapulakkal, M. Sain // Journal of Applied Polymer Science. ‒ 2007. ‒ V. 103, №4. ‒ P. 2432‒2441.Passauer, L. A case study on the thermal degradation of an acrylatetype polyurethane wood coating using thermogravimetry coupled with evolved gas analysis / L. Passauer // Progress in Organic Coatings. ‒ 2021. ‒ V. 157. ‒ P. 106331.Passauer, L. A case study on the thermal degradation of an acrylatetype polyurethane wood coating using thermogravimetry coupled with evolved gas analysis / L. Passauer // Progress in Organic Coatings. ‒ 2021. ‒ V. 157. ‒ P. 106331.Natural fiber reinforced biomass-derived poly(ester-urethane–acrylate) composites for sustainable engineering applications / D. Petrenko, V. Klushin, A. Zelenskaya [et al.] // Journal of Polymer Research. ‒ 2022. ‒ T. 29, №12. ‒ C. 503.Natural fiber reinforced biomass-derived poly(ester-urethane–acrylate) composites for sustainable engineering applications / D. Petrenko, V. Klushin, A. Zelenskaya [et al.] // Journal of Polymer Research. ‒ 2022. ‒ T. 29, №12. ‒ C. 503.Tensile properties hybrid effect of unidirectional fl ax/carbon fiber hybrid reinforced polymer composites / A. Wang, X. Liu, Q. Yue [et al.] // Journal of Materials Research and Technology. ‒ 2023. ‒ V. 24. ‒ P. 1373‒1389.Tensile properties hybrid effect of unidirectional fl ax/carbon fiber hybrid reinforced polymer composites / A. Wang, X. Liu, Q. Yue [et al.] // Journal of Materials Research and Technology. ‒ 2023. ‒ V. 24. ‒ P. 1373‒1389.Bio-based Polymeric Materials Synthesized from Renewable Resources: A Mini-Review / Y. Xie, S. Gao, D. Zhang [et al.] // Resources Chemicals and Materials. ‒ 2023. ‒ V.2. ‒ P. 223‒230.Bio-based Polymeric Materials Synthesized from Renewable Resources: A Mini-Review / Y. Xie, S. Gao, D. Zhang [et al.] // Resources Chemicals and Materials. ‒ 2023. ‒ V.2. ‒ P. 223‒230.Towards green composites: Bioepoxy composites reinforced with bamboo/basalt/carbon fabrics / K. Yorseng, S. Mavinkere Rangappa, J. Parameswaranpillai [et al.] // Journal of Cleaner Production. ‒ 2022. ‒ V. 363. ‒ P. 132314.Towards green composites: Bioepoxy composites reinforced with bamboo/basalt/carbon fabrics / K. Yorseng, S. Mavinkere Rangappa, J. Parameswaranpillai [et al.] // Journal of Cleaner Production. ‒ 2022. ‒ V. 363. ‒ P. 132314.Реактопласты на основе бис-фталонитрилов в качестве термостойких матриц для полимерных композиционных материалов / В.А. Булгаков, О.С. Морозов, И.А. Тимошкин [и др.] // Высокомолекулярные соединения (серия С). ‒ 2021. ‒ T. 63, №1. ‒ C. 54‒59.Реактопласты на основе бис-фталонитрилов в качестве термостойких матриц для полимерных композиционных материалов / В.А. Булгаков, О.С. Морозов, И.А. Тимошкин [и др.] // Высокомолекулярные соединения (серия С). ‒ 2021. ‒ T. 63, №1. ‒ C. 54‒59.Композиционный материал на основе полиолефинов и модифицированных растительных наполнителей / А.В. Горбачев, И.З. Файзуллин, С.И. Вольфсон [и др.] // Пластические массы. ‒ 2023. ‒ T. 1, №1‒2. ‒ C. 48‒52.Композиционный материал на основе полиолефинов и модифицированных растительных наполнителей / А.В. Горбачев, И.З. Файзуллин, С.И. Вольфсон [и др.] // Пластические массы. ‒ 2023. ‒ T. 1, №1‒2. ‒ C. 48‒52.Изучение влияния модифицированных волокон на свойства эпоксидного композита. / Л.В. Корчина, Н.Г. Зубова, В.М. Герасимова, Т.П. Устинова // Пластические массы. ‒ 2017. ‒ T. 1‒2. ‒ C. 44‒45.Изучение влияния модифицированных волокон на свойства эпоксидного композита. / Л.В. Корчина, Н.Г. Зубова, В.М. Герасимова, Т.П. Устинова // Пластические массы. ‒ 2017. ‒ T. 1‒2. ‒ C. 44‒45.Композитные материалы на основе биовозобновляемых полиэфирмалеинатов. / Д.С. Петренко, В.А. Клушин, А.Н. Яценко [и др.] // Известия вузов. Северо-Кавказский регион. Серия: Технические науки. ‒ 2021. ‒ T. №4 (212).Композитные материалы на основе биовозобновляемых полиэфирмалеинатов. / Д.С. Петренко, В.А. Клушин, А.Н. Яценко [и др.] // Известия вузов. Северо-Кавказский регион. Серия: Технические науки. ‒ 2021. ‒ T. №4 (212).

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