Кореляція кристалічної структури та динамічних механічних властивостей нанокомпозитів ЕП — 3%CdO та ЕП — 3%(CdO+ПAн)

Вперше проведено рентгеноструктурний аналiз нанокомпозитiв ЕП — 3%CdO та ЕП — 3%(CdO + ПAн). Встановлено, що CdO не змiнює свою кристалiчну кубiчну систему в складi нанокомпозитiв. Показано, що формування хiмiчної сiтки термореактопласта приводить до зменшення розмiрiв кристалiтiв CdO з 24,9 до 1...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2014
Hauptverfasser:	Бардадим, Ю.В., Віленський, В.О., Гомза, Ю.П., Керча, Ю.Ю., Ткаліч, М.Г., Загорний, М.М.
Format:	Artikel
Sprache:	Ukrainian
Veröffentlicht:	Видавничий дім "Академперіодика" НАН України 2014
Schriftenreihe:	Доповіді НАН України
Schlagworte:	Фізика
Online Zugang:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/86791
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Кореляція кристалічної структури та динамічних механічних властивостей нанокомпозитів ЕП — 3%CdO та ЕП — 3%(CdO+ПAн) / Ю.В. Бардадим, В.О. Віленський, Ю.П. Гомза, Ю.Ю. Керча, М.Г. Ткаліч, М.М. Загорний // Доповiдi Нацiональної академiї наук України. — 2014. — № 1. — С. 63–71. — Бібліогр.: 13 назв. — укр.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-86791
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-867912015-10-02T03:02:08Z Кореляція кристалічної структури та динамічних механічних властивостей нанокомпозитів ЕП — 3%CdO та ЕП — 3%(CdO+ПAн) Бардадим, Ю.В. Віленський, В.О. Гомза, Ю.П. Керча, Ю.Ю. Ткаліч, М.Г. Загорний, М.М. Фізика Вперше проведено рентгеноструктурний аналiз нанокомпозитiв ЕП — 3%CdO та ЕП — 3%(CdO + ПAн). Встановлено, що CdO не змiнює свою кристалiчну кубiчну систему в складi нанокомпозитiв. Показано, що формування хiмiчної сiтки термореактопласта приводить до зменшення розмiрiв кристалiтiв CdO з 24,9 до 14,2 нм. Динамiчнi механiчнi дослiдження нанокомпозитiв показали, що формування пiд впливом ПМП або ПЕП зумовлює депресiю модуля еластичностi порiвняно iз зразками, сформованими у звичайних умовах. Енергiю активацiї процесiв склування ЕП можна направлено змiнювати, залучаючи до отверднення фiзичнi поля. Проведен первый этап рентгеноструктурного анализа нанокомпозитов ЕП — 3%CdO та ЕП — 3%(CdO + ПАн). Установлено, что CdO не изменяет свою кристаллическую кубическую систему. Показано, что формирование химической сетки термореактопласта приводит к уменьшению продольных размеров кристаллитов CdO от 24,9 до 14,2 нм. Динамические механические исследования нанокомпозитов показали, что их формирование под влиянием ПМП или ПЕП приводит к депрессии модуля эластичности в сравнении с образцами, сформированными в обычных условиях. Оценка энергии активации процесса стеклования ЭП в зависимости от условий отвердения показала, что с использованием физических полей эту характеристику нанокомпозитов можно направленно изменять. The first stage of the X-ray diffraction analysis of nanocomposites EP — 3%CdO and EP — 3%(CdO+PAn) is carried out. It is established that CdO does not change its crystal cubic system. Forming the chemical network of Thermoses causes decreasing the longitudinal size of crystals CdO from 24.9 down to 14.2 nm. The dynamic mechanical study of nanocomposites has shown that their forming under the action of CMF or CEF leads to a depression of the elasticity modulus in comparison with specimens, which were formed under ordinary conditions. Evaluating the dependence of the energy of activation at the glass transition of EP on the cured conditions shows that the action of physical fields allows one to directedly change this characteristic of the polymer matrix. 2014 Article Кореляція кристалічної структури та динамічних механічних властивостей нанокомпозитів ЕП — 3%CdO та ЕП — 3%(CdO+ПAн) / Ю.В. Бардадим, В.О. Віленський, Ю.П. Гомза, Ю.Ю. Керча, М.Г. Ткаліч, М.М. Загорний // Доповiдi Нацiональної академiї наук України. — 2014. — № 1. — С. 63–71. — Бібліогр.: 13 назв. — укр. 1025-6415 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/86791 678.01:537.63:537.212 uk Доповіді НАН України Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Ukrainian
topic	Фізика Фізика
spellingShingle	Фізика Фізика Бардадим, Ю.В. Віленський, В.О. Гомза, Ю.П. Керча, Ю.Ю. Ткаліч, М.Г. Загорний, М.М. Кореляція кристалічної структури та динамічних механічних властивостей нанокомпозитів ЕП — 3%CdO та ЕП — 3%(CdO+ПAн) Доповіді НАН України
description	Вперше проведено рентгеноструктурний аналiз нанокомпозитiв ЕП — 3%CdO та ЕП — 3%(CdO + ПAн). Встановлено, що CdO не змiнює свою кристалiчну кубiчну систему в складi нанокомпозитiв. Показано, що формування хiмiчної сiтки термореактопласта приводить до зменшення розмiрiв кристалiтiв CdO з 24,9 до 14,2 нм. Динамiчнi механiчнi дослiдження нанокомпозитiв показали, що формування пiд впливом ПМП або ПЕП зумовлює депресiю модуля еластичностi порiвняно iз зразками, сформованими у звичайних умовах. Енергiю активацiї процесiв склування ЕП можна направлено змiнювати, залучаючи до отверднення фiзичнi поля.
format	Article
author	Бардадим, Ю.В. Віленський, В.О. Гомза, Ю.П. Керча, Ю.Ю. Ткаліч, М.Г. Загорний, М.М.
author_facet	Бардадим, Ю.В. Віленський, В.О. Гомза, Ю.П. Керча, Ю.Ю. Ткаліч, М.Г. Загорний, М.М.
author_sort	Бардадим, Ю.В.
title	Кореляція кристалічної структури та динамічних механічних властивостей нанокомпозитів ЕП — 3%CdO та ЕП — 3%(CdO+ПAн)
title_short	Кореляція кристалічної структури та динамічних механічних властивостей нанокомпозитів ЕП — 3%CdO та ЕП — 3%(CdO+ПAн)
title_full	Кореляція кристалічної структури та динамічних механічних властивостей нанокомпозитів ЕП — 3%CdO та ЕП — 3%(CdO+ПAн)
title_fullStr	Кореляція кристалічної структури та динамічних механічних властивостей нанокомпозитів ЕП — 3%CdO та ЕП — 3%(CdO+ПAн)
title_full_unstemmed	Кореляція кристалічної структури та динамічних механічних властивостей нанокомпозитів ЕП — 3%CdO та ЕП — 3%(CdO+ПAн)
title_sort	кореляція кристалічної структури та динамічних механічних властивостей нанокомпозитів еп — 3%cdo та еп — 3%(cdo+пaн)
publisher	Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
publishDate	2014
topic_facet	Фізика
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/86791
citation_txt	Кореляція кристалічної структури та динамічних механічних властивостей нанокомпозитів ЕП — 3%CdO та ЕП — 3%(CdO+ПAн) / Ю.В. Бардадим, В.О. Віленський, Ю.П. Гомза, Ю.Ю. Керча, М.Г. Ткаліч, М.М. Загорний // Доповiдi Нацiональної академiї наук України. — 2014. — № 1. — С. 63–71. — Бібліогр.: 13 назв. — укр.
series	Доповіді НАН України
work_keys_str_mv	AT bardadimûv korelâcíâkristalíčnoístrukturitadinamíčnihmehaníčnihvlastivostejnanokompozitívep3cdotaep3cdopan AT vílensʹkijvo korelâcíâkristalíčnoístrukturitadinamíčnihmehaníčnihvlastivostejnanokompozitívep3cdotaep3cdopan AT gomzaûp korelâcíâkristalíčnoístrukturitadinamíčnihmehaníčnihvlastivostejnanokompozitívep3cdotaep3cdopan AT kerčaûû korelâcíâkristalíčnoístrukturitadinamíčnihmehaníčnihvlastivostejnanokompozitívep3cdotaep3cdopan AT tkalíčmg korelâcíâkristalíčnoístrukturitadinamíčnihmehaníčnihvlastivostejnanokompozitívep3cdotaep3cdopan AT zagornijmm korelâcíâkristalíčnoístrukturitadinamíčnihmehaníčnihvlastivostejnanokompozitívep3cdotaep3cdopan
first_indexed	2025-07-06T14:19:48Z
last_indexed	2025-07-06T14:19:48Z
_version_	1836907589201297408
fulltext	оповiдi НАЦIОНАЛЬНОЇ АКАДЕМIЇ НАУК УКРАЇНИ 1 • 2014 ФIЗИКА УДК 678.01:537.63:537.212 Ю.В. Бардадим, В.О. Вiленський, Ю. П. Гомза, член-кореспондент НАН України Ю. Ю. Керча, М. Г. Ткалiч, М. М. Загорний Кореляцiя кристалiчної структури та динамiчних механiчних властивостей нанокомпозитiв ЕП — 3%CdO та ЕП — 3%(CdO + ПAн) Вперше проведено рентгеноструктурний аналiз нанокомпозитiв ЕП — 3%CdO та ЕП — 3%(CdO + ПAн). Встановлено, що CdO не змiнює свою кристалiчну кубiчну систему в складi нанокомпозитiв. Показано, що формування хiмiчної сiтки термореактопласта приводить до зменшення розмiрiв кристалiтiв CdO з 24,9 до 14,2 нм. Динамiчнi меха- нiчнi дослiдження нанокомпозитiв показали, що формування пiд впливом ПМП або ПЕП зумовлює депресiю модуля еластичностi порiвняно iз зразками, сформованими у звичай- них умовах. Енергiю активацiї процесiв склування ЕП можна направлено змiнювати, залучаючи до отверднення фiзичнi поля. Останнi 10–15 рокiв все активнiше проводяться дослiдження оксидiв металiв не лише як наповнювачiв i барвникiв полiмерiв, а й як тонких наноструктурованих плiвок [1, 2]. Засто- совують їх як елементи оптоелектронiки, сенсорних приладiв управлiння температурою, як напiвпровiдники тощо. Серед оксидiв металiв помiтне мiсце займає оксид кадмiю як спо- лука, дуже чутлива до умов синтезу i подальшої модифiкацiї структури та кристалiчностi зразкiв iз залученням природи поверхнi, молярної концентрацiї, тиску та вiдпалення [2–4]. Введення оксиду кадмiю до епоксидної смоли впливатиме на її перехiд до зшитого ста- ну i, вiдповiдно, на структуру полiмеру, що вiдiб’ється на кристалiчних параметрах CdO, структурi, надмолекулярних параметрах та механiчних властивостях. Це обумовлено тим, що в роботi [5] при застосуваннi методу термомеханiчного аналiзу нанокомпозитiв (НК), наповнених CdO та отверднених за рiзних умов, були встановленi кореляцiйнi зв’язки мiж величинами енергiї активацiї процесу розсклування мiжвузлових сегментiв ЕП та модулем пружностi (E′) НК. Тому, використовуючи методи рентгеноструктурного та динамiчного механiчного аналiзу, доцiльно дослiдити зв’язки мiж кристалiчною структурою та дина- © Ю. В. Бардадим, В.О. Вiленський, Ю. П. Гомза, Ю.Ю. Керча, М. Г. Ткалiч, М.М. Загорний, 2014 ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2014, №1 63 мiчними механiчними властивостями НК, що отверднутi в умовах дiї фiзичних полiв на їх полярнi системи — CdO ↔ ЕП та CdO ↔ ЕП ↔ ПАн. Зразки НК формувалися на основi епоксидної смоли ЕД-20 (ЕС) ГОСТ 10 577–84 (РФ) та отверджувача — триетилентетрамiну (ТЕТА) фiрми “Fluka”. Як наповнювач ЕП вико- ристовувався CdO фiрми “Merck Chemicals”. Розмiр частинок CdO визначався лазерною гранулометрiєю на приладi “Zetasizer HS 1000” фiрми Malvern. Встановлено, що середнiй розмiр частинок CdO — 190 нм. Наповнювач полiанiлiн (ПАн) синтезували окислювальною полiмеризацiєю вiдповiдно до методу, описаному в роботi [6]. Розмiри частинок ПАн d = = 0,4–0,9 мкм визначалися сканувальною мiкроскопiєю. Змiшування ЕС з наповнювачами виконували згiдно з розробленою методикою [7]. Зраз- ки отвержували за нормальних умов (н. у.) та в умовах дiї постiйного магнiтного (ПМП) з H = 2 · 105 А/м або електричного поля (ПЕП) з E = 1,5 · 104 В/м при температурi 293–297 К упродовж 24 год. Вибiр вказаного складу зразкiв +3% (об.) CdO та ЕП+3% (об.) (CdO–ПАн) був зумовлений попереднiми результатами [7]. Надмолекулярна структура цих нанокомпозитiв перебуває у перехiдному (перколяцiйному) станi вiд диспергованого на- повнювача до формування просторового кластера з CdO i є чутливою до умов отверд- нення. Кривi ширококутового розсiяння рентгенiвських променiв отримували в дiапазонi кутiв 2θ = 2–60◦ у режимi покрокового 0,2◦ сканування сцинтиляцiйного детектора з викорис- танням дифрактометра ДРОН 2.0 i вiдфiльтрованого Ni випромiнювання мiдного аноду. Колiмацiю вихiдного промiння формували щiлини 0,25× 0,25× 0,5 мм, приймальна щiлина дорiвнювала 1 мм. Отриманi масиви даних розсiювання пiсля видалення фонового розсiян- ня камерою нормували за товщиною зразка та коефiцiєнтом послаблення рентгенiвських променiв. Кутова розбiжнiсть мiж експериментальними та розрахованими рефлексами за даною конфiгурацiєю щiлин на iнтервалi кутiв 2θ = 18–60◦ становила 0,24◦ i була розра- хована за вiдповiдною методикою [8] та узгоджена з кутовим положенням рефлексiв de111, d200, d220 довiдникових даних [9]. Мiжплощиннi вiдстанi (dhkl, Å) кристалiчної гратки CdO та нанокомпозитiв визначали з рiвняння Вульфа-Брегга: λ = 2dhkl sin θ, (1) де λ = 1,5406; Å — довжина хвилi характеристичного випромiнювання CuKα1; θ — Брег- гiвський кут вiдбиття рентгенiвського промiння. Поздовжнi розмiри кристалiтiв визначали за формулою Шеррера: L = kλ B cosϑ , (2) де L — довжина кристалiту (нм); k — константа, що залежить вiд форми кристалiту (0,89); λ — довжина хвилi Cu Kα1; B — ширина рефлексу на половинi його висоти. В’язкопружнi властивостi нанокомпозитiв вивчалися за допомогою динамiчного меха- нiчного аналiзатора Q800 (TA Instruments USA). Дослiдження проводилися у режимi розтя- гу з частотою 10 Гц у температурному iнтервалi 290–500 K. Швидкiсть нагрiвання зразка — 2 град/хв. Температура склування (Tс) визначалася за розташуванням на температурнiй залежностi максимуму модуля втрат (E′′). Вiдомо, що оксид кадмiю є кристалiчною сполукою кубiчної системи cF8 з параметрами гратки a = b = c = 4,696 Å, α = β = γ = 90◦ [9]. Густина кристалiчної фази dc = 8,15 г ·см−3 64 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2014, №1 Рис. 1. Рентгенiвськi дифрактограми зразкiв: а — порошку CdO; б — нанокомпозита ЕП — 3% CdO (н. у.); в — нанокомпозита ЕП-3% (CdO+ ПАн)(н. у.) i густина аморфного стану da = 6,95 г ·см−3. Вiдомо, що кристалiчна гратка CdO дуже чут- лива до умов формування наноструктурних тонких плiвок [8, 9], а саме, до температури поверхнi та способу розпилення солей Cd, внаслiдок чого можуть змiнюватися не лише па- раметри гратки з 4,695 Å до 4,610 Å, але й розмiри кристалiтiв (з 16 до 30 нм) [2, 3], що пiд- тверджуються дифрактограмами на рис. 1 оксиду кадмiю (а), нанокомпозита складу ЕП — 3% CdO (б ) та ЕП — 3% (CdO+ ПAн) (в), сформованих за нормальних умов. Порiвняння областей розсiяння 2θI = 20–26◦ та 2θII = 45–54◦ показує, що в структурi кристалiчної фази CdO, яка була пiддана силовому тиску хiмiчної сiтки полiепоксиду, вiдбулися змiни: частина рефлексiв “згасла”, iншi змiнили iнтенсивнiсть i форму. Проте рефлекси 2θ = 30,2; 33,0; 38,3 та 55,24◦ з найбiльшою iнтенсивнiстю залишаються незмiнними, що свiдчить про стiйкiсть кристалiчної системи CdO у складi нанокомпозитiв. Однак для певностi у ви- значеннi позицiї основних рефлексiв кубiчної структури CdO при її перенесеннi в об’єм епоксидної сiтки, що формувалася за рiзних умов, необхiдно виконати розрахунки про- сторових позицiй рефлексiв, якi утворюються внаслiдок вiдбиття рентгенiвських променiв певними кристалографiчними площинами. Вiдоме [10] спiввiдношення мiжстороною куба a, iндексами Мiллера hkl та d — мiжплощинними вiдстанями кубiчної системи: 1 d2hkl = h2 + k2 + l2 a2 . (3) ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2014, №1 65 Пiдставляючи a = 4,696 i надаючи iндексам hkl значень 0, 1, 2, 3, . . . , розраховували очi- куванi величини d100, d110, d111, d210, . . ., d300 мiжплощинних вiдстаней, що визначають кубiчну систему CdO. Пiдставляючи 1/d2 з рiвняння (3) у вираз закону Брегга 1 d2 hkl = 4 sin2 ϑ λ2 , (4) отримуємо спiввiдношення: sin2 ϑ h2 + k2 + l2 = λ2 4a2 , (5) яке дозволяє розрахувати sin2 θ, визначити загальний фактор cF i теоретичнi значення iндексiв рефлексiв вихiдного порошку CdO. У табл. 1 розрахунковi результати (колонки 1, 2) показують, що в iнтервалi кутiв 2θ = 2–60◦ кiлькiсть основних рефлексiв, якi характери- зують cF8 кубiчну систему, має бути 8. Для порiвняння теоретичних даних з використанням комп’ютерної програми Powder 1. v.0.2 [11] були проведенi розрахунки dpawder1 та dreverce на основi встановлених параметрiв кристалiчної гратки CdO: a = b = c = 4,6958 Å, α = β = γ = 90◦, V = 103,545 Å. Пiдставимо у вираз характеристичних даних CdO N = V dc MCdO xKP, (6) де N — число молекул CdO, що утворюють гратку; V — об’єм гратки; dc — її густина (8,15 г · см−3); MCdO — молекулярна маса та KP = 0,74 — коефiцiєнт щiльно упакованої кубiчної системи (N = 5). Порiвняння вiдповiдних значень dhkl свiдчить про їх узгодження. Частина рефлексiв на дифрактограмах нанокомпозитiв була проiгнорована програмою Powder 1, яка не знайшла вiдмiнностей у кристалiчних системах зразкiв, що були сформо- ванi за рiзних умов. Було проведено iндексування всiх рефлексiв порошку CdO та наноком- позита ЕП — 3% CdO, сформованого за нормальних умов. Результати розрахункiв наведенi Таблиця 1. Порiвняння основних мiжплощинних вiдстаней кубiчної гратки (dcalcul) порошку CdO, отри- маних програмою Powder 1 (dtheor) та програмою з обернених розрахункiв за встановленими параметрами гратки h, k, l dcalcul (a = 4,696 Å) dtheor, Å dreverse, Å 100 4,696 4,69 4,716 110 3,32 3,317 3,296 111 2,711 2,708 2,717 2,712∗ 200 2,348 2,345 2,365 2,349∗ 210 2,10 2,10 1,94 211 1,917 1,914 1,908 220 1,660 1,658 1,667 1,661∗ 300 1,565 1,564 1,563 ∗ Миркин Л. И. Справочник по рентгеноструктурному анализу поликристаллов. — Москва: Гос. Из-во физ.-мат. лит., 1961. — 863 с. 66 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2014, №1 у табл. 2. Важливим є те, що розрахованi значення dhkl та їх вiдповiднi iндекси (hkl) для рефлексiв, якi є та якi вiдсутнi у вихiдному зразку CdO, iндексуються у сталу кристалiчну структуру оксиду кадмiю у складi нанокомпозита. Такий результат є прийнятним, оскiльки кристалiчна структура оксидiв металiв, сфор- мована пiд впливом тиску хiмiчної сiтки полiмеру та орiєнтацiйних механiзмiв зовнiшнiх полiв, дослiджувалася вперше. Те, що вiдбуваються змiни в кристалiчнiй структурi CdO, пiдтверджують данi розмiрiв (L, нм) кристалiтiв CdO у порошку та у складi нанокомпозита (табл. 3), якi показують, що середовище хiмiчної сiтки iстотно впливає на кристалiчну фа- зу CdO. Значення коефiцiєнтiв послаблення рентгенiвського випромiнення ЕП (µatt) пока- зують, що фiзичнi поля змiнюють хiмiчну сiтку шляхом її поляризацiї або орiєнтацiї i тим змiнюють її фiзичнi властивостi. Висновок про вплив полiв на структуру CdO пiдтверд- жується даними лiнiйчатих спектрiв (рис. 2), де для порiвняння наведено данi порошку CdO та нанокомпозитiв ЕП — 3%CdO, сформованих за рiзних умов. Таблиця 2. Iндексування рефлексiв дифрактограм порошку CdO та нанокомпозита складу ЕП — 3% CdO, сформованого за нормальних умов 2θ, град d, Å 1000 d2 (1000/d2) CF hkl 2θ, град d, Å 1000 d2 (1000/d2) CF hkl 17,6 (0,4)∗ 5,035 39,4 1 100 17,6 (0,3) 5,035 39,44 1 100 18,6 (0,1) 4,77 44 1 010 18,6 4,77 44 1 010 25 (0,05) 3,56 79 2 110 23,2∗∗ (0,1) 3,83 68,2 2 110 27,2 (0,2) 3,276 93,2 2 101 27,2 (0,15) 3,276 93,2 2 101 30,2 (0,4) 2,957 114,4 3 111 30,2 (0,4) 2,957 114,4 3 111 31,2 (0,2) 2,864 121,9 3 111 31,4∗∗ (0,2) 2,847 123,4 3 111 32,8 (1,0) 2,728 134,4 3 111 32,8 (1,0) 2,728 134,4 3 111 35 (0,1) 2,562 152,5 4 020 35 (0,1) 2,562 152,5 4 020 37 (0,15) 2,428 169,6 4 002 36,8 (0,2) 2,428 169,6 4 002 38 (0,9) 2,366 178,6 4 200 38 (0,8) 2,366 178,6 4 200 46,8 (0,12) 1,939 266 6 211 47,2∗∗ (0,1) 1,932 267,9 6 211 48,8 (0,1) 1,865 287,5 — — 48,8 (0,1) 1,865 287,5 — — 53,2 (0,05) 1,72 338 8 221 49,2∗∗ (0,1) 1,836 296,5 8 221 55 (0,4) 1,668 369,4 9 300 55 (0,45) 1,668 359,4 9 300 ∗Iнтенсивнiсть рефлексу у вiдносних одиницях. ∗∗Рефлекси вiдсутнi у структурi порошку CdO. Таблиця 3. Середнiй розмiр кристалiтiв CdO у порошку та у складi нанокомпозитiв та коефiцiєнт посла- блення рентгенiвських променiв цими сполуками Зразок нанокомпозита Середнiй розмiр кристалiту CdO, нм Коефiцiєнт ослаблення рентгенiвських променiв з E = 10 кЕв CdO порошок 24,9 2,38 ЕП + 3% CdO н. у. 14,2 2,07 ЕП + 3% CdO пмп 14,4 2,02 ЕП + 3% CdO пеп 14,6 1,98 ЕП + 3% (CdO — ПАн) н. у. 14,3 2,05 ЕП + 3%(CdO — ПАн) пмп 14,3 1,89 ЕП + 3%(CdO — ПАн) пеп 15,1 3,85 ЕП н. у. — 1,72 ЕП пмп — 2,20 ЕП пеп — 1,83 ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2014, №1 67 Рис. 2. Лiнiйчатi порiвняльнi спектри: а — порошку CdO (крива 1 ) та нанокомпозита ЕП — 3% CdO (н. у.) (крива 2 ); б — порошку CdO (крива 1 ) та нанокомпозиту ЕП — 3% CdO (пмп) (крива 2 ); в — порошку CdO (крива 1 ) та нанокомпозиту ЕП — 3% CdO (пеп) (крива 2 ) Цiлком актуально було порiвняти структурнi перетворення у ЕП, ЕП — 3% CdO i ЕП — 3% (CdO+ПAн), що впливають на динамiчнi механiчнi властивостi. Зведенi результати тем- пературних залежностей динамiчних (E′) модулiв та модулiв втрат (E′′) зразкiв наведено на рис. 3. Аналiз кривих показує, що зовнiшнi умови отвердненя практично не впливають на температуру α-переходу ненаповненого ЕП (рис. 3, a). Закономiрно, що наповнювач, розпушуючи структуру ЕП, сприяє зниженню Tс полiмеру. Це вiдкриває можливостi для його фiзичної модифiкацiї, що пiдтверджується рис. 3, б, де Tс полiмерної матрицi НК змiнюється вiдповiдно до ефективностi впливу певного фiзичного поля. При введеннi на- повнювача ПАн виявляється здатнiсть до управлiння температурною областю iснування α-релаксацiї разом з умовами отвердненя НК (рис. 3, в). У розглянутому ряду наноком- позитiв змiнюється модуль еластичностi (E′) залежно вiд складу та умов отвердненя НК, а саме, знижується E′′ нерiвноважного стану ненаповненого ЕП, що разом зi зниженням Tс дає пiдстави припустити, що наповнювач впливає не тiльки на мiжмолекулярнi взаємодiї в НК, але й на густину зшивання сформованої сiтки. У зразках, сформованих пiд дiєю ПМП або ПЕП, присутнiсть ПАн послаблює вплив полiв на орiєнтацiйне впорядкування полярних молекул системи ЕП ↔ Cd+O−. Цi висновки пiдтверджуються обчисленням енергiї активацiї ∆Ea, процесу розсклування ЕП [12]: 68 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2014, №1 Рис. 3. Температурна залежнiсть модуля еластичностi (кривi 1–3 ) та модуля втрат (кривi 4–6 ), отверднених вiдповiдно при: 1, 4 — н. у.; 2, 5 — ПМП; 3, 6 — ПЕП R ln ( E′′ 1 E′′ 0 )( (T0 − T1) T0T1 ) −1 = −∆Ea, (7) де E′′ 0 та E′′ 1 — значення модуля втрат на його лiнiйнiй висхiднiй частинi функцiї E′′ = f(T ) при T0 та T1; R — унiверсальна газова константа (8,31 кДж · моль−1). У табл. 4 наведено залежностi змiн ∆Ea(кДж · моль−1) вiд складу та умов тверднення зразкiв. Основний висновок з аналiзу даних табл. 4 — це хороша узгодженiсть з роботою [13] про компатебiлiзуючий влив ПАн на систему ЕП–CdO. Для всiх сполук, незалежно вiд умов отвердненя наповнення, ЕП супроводжується депресiєю ∆Ea процесу розсклування, що цiлком закономiрно через формування вiльного об’єму ЕП наповнювачем. Введення у ЕП сумiшi CdO+ПАН призводить до зростання ∆Ea, що пов’язано iз зростанням загальної в’язкостi НК внаслiдок зменшення їх гетерогенностi. Таблиця 4. Залежнiсть енергiї активацiї процесу розсклування епоксидної матрицi та нанокомпозитiв Зразки Умови отверднення н. у. ПМП ПЕП ЕП 98,3 109,8 175,2 ЕП — 3% CdO 25,2 28,7 11,8 ЕП — 3% (CdO + ПАн) 45,3 36,3 22,8 ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2014, №1 69 Автори вдячнi члену-кореспонденту НАН України А.В. Рогулi за сприяння у проведеннi грану- лометричних дослiджень оксидiв металiв i поради щодо застосування отриманих результатiв. 1. Vegas A., Mattesini M. Towards a generalized vision of oxides: disclosing the role of cation and anion in determining unit-cell dimensions // Acta Cryst. – 2010. – 866. – P. 338–344. 2. Devei Ma., Zhizhem Ye., Wang L. et al. Deposition and characterisation of CsO film with absolutely c-preferred orientation // Mater. Lett. – 2003. – 58. – P. 128–131. 3. Gibson M., Lawrence N. Effect of least variations in the lattice constant in the lattice dynamics of nanostructured CdO // J. Appl. Sci. – 2012. – 12. – P. 1726–1729. 4. Mahalingam T., Dhanasecaran V., Thanikaikarasan S., Chandramohan. R. Effect of annealing temperature on CdO thin film // Phys. Symp. AIP Conf. Proc. – 2011. – 1447. – P. 629–630. 5. Вiленський В.О., Бардадим Ю.В., Юрженко М.В., Загорний М.М. Термомеханiчнi властивостi на- нокомпозитiв складу ЕП – 3%CdO та ЕП — 3%(CdO + ПAн), отверднених у постiйному магнiтному або електричному полях // Полiмер. журн. – 2012. – 34, № 4. – С. 382–386. 6. Tamura S. Jpn. Patent. – 1985. – 61. – 266435. 7. Вiленський В.О., Демченко В.Л. Вплив природи дисперсних наповнювачiв на структуру, теплофi- зичнi властивостi та електропровiднiсть композитiв на основi епоксидної смоли // Полiмер. журн. – 2008. – 30, № 2. – С. 133–140. 8. Липатов Ю.С., Шилов В.В., Гомза Ю.П. Рентгенографические методы изучения полимерных сис- тем. – Киев. Наук. думка. 1982. – 296 с. 9. Миркин Л.И. Справочник по рентгеноструктурному анализу поликристаллов. – Москва: Гос. изд-во физ.-мат. наук, 1961. – 863 с. 10. Alexander L.E. X-Ray diffraction methods in polymer science. – New York: Wiley, 1969. – 573 p. 11. Dragoe N. www.hongo.ecc.u-tokyo.ac.jp. 12. Bower I.D. An introduction to polymer physics. – Cambridge: Cambridge Univ. Press. – 2002. – 465 p. 13. Вiленський В.О., Гончаренко Л.А., Демченко В.Л., Бардадим Ю.В. Деякi фiзичнi характеристики релаксацiйної структури наповненних епоксиполiмерiв // Полiмер. журн. – 2012. – 43, № 2. – С. 168– 178. Надiйшло до редакцiї 02.07.2013Iнститут хiмiї високомолекулярних сполук НАН України, Київ Ю.В. Бардадым, В.О. Виленский, Ю.П. Гомза, член-корреспондент НАН Украины Ю.Ю. Керча, М. Г. Ткалич, М.М. Загорный Корреляция кристаллической структуры и динамических механических свойств нанокомпозитов ЕП — 3%CdO та ЕП — 3%(CdO + ПAн) Проведен первый этап рентгеноструктурного анализа нанокомпозитов ЕП — 3%CdO та ЕП — 3%(CdO + ПАн). Установлено, что CdO не изменяет свою кристаллическую куби- ческую систему. Показано, что формирование химической сетки термореактопласта при- водит к уменьшению продольных размеров кристаллитов CdO от 24,9 до 14,2 нм. Дина- мические механические исследования нанокомпозитов показали, что их формирование под влиянием ПМП или ПЕП приводит к депрессии модуля эластичности в сравнении с образца- ми, сформированными в обычных условиях. Оценка энергии активации процесса стеклова- ния ЭП в зависимости от условий отвердения показала, что с использованием физических полей эту характеристику нанокомпозитов можно направленно изменять. 70 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2014, №1 Y.V. Bardadym, V.O. Vilensky, Y.P. Gomza, Corresponding Member of the NAS of Ukraine Y.Y. Kercha, M.G. Tkalich, M.M. Zagorny Correlation of crystalline structure and dynamic mechanical characteristics of nanocomposites: epoxy polymer–CdO–polyaniline The first stage of the X-ray diffraction analysis of nanocomposites EP — 3%CdO and EP — 3%(CdO+PAn) is carried out. It is established that CdO does not change its crystal cubic system. Forming the chemical network of Thermoses causes decreasing the longitudinal size of crystals CdO from 24.9 down to 14.2 nm. The dynamic mechanical study of nanocomposites has shown that their forming under the action of CMF or CEF leads to a depression of the elasticity modulus in compari- son with specimens, which were formed under ordinary conditions. Evaluating the dependence of the energy of activation at the glass transition of EP on the cured conditions shows that the action of physical fields allows one to directedly change this characteristic of the polymer matrix. ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2014, №1 71

Кореляція кристалічної структури та динамічних механічних властивостей нанокомпозитів ЕП — 3%CdO та ЕП — 3%(CdO+ПAн)

Institution

Ähnliche Einträge