Структура та електронні властивості нанокомпозитів ПВХ з вуглецевими нанотрубками при опроміненні

Синтезовано нанокомпозити ПВХ–БВНТ з різним вмістом вуглецевих нанотрубок (0,2–2,0 ваг.%). Вивчено структурні властивості, а також спектри фотолюмінесценції одержаних нанокомпозитів у вихідному стані та після високоенергетичного електронного опромінювання з дозою поглинання у 0,05 МГр. Показано, що...

Full description

Saved in:

Bibliographic Details
Published in:	Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології
Date:	2015
Main Authors:	Пінчук-Ругаль, Т.М., Дмитренко, О.П., Куліш, М.П., Ничипоренко, О.С., Грабовський, Ю.Є., Стрельчук, В.В., Ніколенко, А.С., Шут, М.І., Шлапацька, В.В.
Format:	Article
Language:	Ukrainian
Published:	Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України 2015
Online Access:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/87993
Tags:	Add Tag No Tags, Be the first to tag this record!
Journal Title:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Cite this:	Структура та електронні властивості нанокомпозитів ПВХ з вуглецевими нанотрубками при опроміненні / Т.М. Пінчук-Ругаль, О.П. Дмитренко, М.П. Куліш, О.С. Ничипоренко, Ю.Є. Грабовський, В.В. Стрельчук, А.С. Ніколенко, М.І. Шут, В.В. Шлапацька // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології: Зб. наук. пр. — К.: РВВ ІМФ, 2015. — Т. 13, № 2. — С. 325–336. — Бібліогр.: 13 назв. — укр.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

_version_	1859854952417984512
author	Пінчук-Ругаль, Т.М. Дмитренко, О.П. Куліш, М.П. Ничипоренко, О.С. Грабовський, Ю.Є. Стрельчук, В.В. Ніколенко, А.С. Шут, М.І. Шлапацька, В.В.
author_facet	Пінчук-Ругаль, Т.М. Дмитренко, О.П. Куліш, М.П. Ничипоренко, О.С. Грабовський, Ю.Є. Стрельчук, В.В. Ніколенко, А.С. Шут, М.І. Шлапацька, В.В.
citation_txt	Структура та електронні властивості нанокомпозитів ПВХ з вуглецевими нанотрубками при опроміненні / Т.М. Пінчук-Ругаль, О.П. Дмитренко, М.П. Куліш, О.С. Ничипоренко, Ю.Є. Грабовський, В.В. Стрельчук, А.С. Ніколенко, М.І. Шут, В.В. Шлапацька // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології: Зб. наук. пр. — К.: РВВ ІМФ, 2015. — Т. 13, № 2. — С. 325–336. — Бібліогр.: 13 назв. — укр.
collection	DSpace DC
container_title	Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології
description	Синтезовано нанокомпозити ПВХ–БВНТ з різним вмістом вуглецевих нанотрубок (0,2–2,0 ваг.%). Вивчено структурні властивості, а також спектри фотолюмінесценції одержаних нанокомпозитів у вихідному стані та після високоенергетичного електронного опромінювання з дозою поглинання у 0,05 МГр. Показано, що ПВХ є частково кристалічним полімером, ступінь кристалічности якого змінюється немонотонно при леґуванні й опромінюванні. Внаслідок дегідрохлоринації ПВХ у полімерних макромолекулах з’являються структурні дефекти у вигляді полієнових послідовностей, які призводять до емісії ПВХ. Рекомбінаційне випромінення нанокомпозитів з трубками змінюється за рахунок перебудови електронної структури полієнів, зумовленої виникненням донорно-акцепторної взаємодії між нанотрубками та полієнами макромолекул ПВХ. Синтезированы нанокомпозиты ПВХ–БВНТ с различным содержанием углеродных нанотрубок (0,2–2,0 вес.%). Изучены структурные свойства, а также спектры фотолюминесценции полученных нанокомпозитов в исходном состоянии и после высокоэнергетического электронного облучения с дозой поглощения 0,05 МГр. Показано, что ПВХ является частично кристаллическим полимером, степень кристалличности которого изменяется немонотонно при допировании и облучении. Вследствие дегидро-хлоринации ПВХ в полимерных макромолекулах появляются структурные дефекты в виде полиэновых последовательностей, которые приводят к эмиссии ПВХ. Рекомбинационное излучение нанокомпозитов с трубками изменяется за счёт перестройки электронной структуры полиэнов, обусловленной возникновением донорно-акцепторного взаимодействия между нанотрубками и полиэнами макромолекул ПВХ. Nanocomposites PVC–MWCNT with different content of carbon nanotubes (0.2–2.0 wt.%) are synthesized. The structural properties and photolumines-cence spectra of nanocomposites obtained in the initial state and after high-energy electron irradiation with absorption dose of 0.05 MGy are studied. As shown, the PVC is partially crystalline polymer with crystallinity, which varies nonmonotonously due to doping and irradiation. Because of dehydrochlo-risation of the PVC, in polymer macromolecules, structural defects appear as polyene sequences that results in emission of the PVC. Recombination radiation of nanocomposites with tubes varies due to the transformation of the electronic structure of polyenes, which is caused by the appearance of the donor–acceptor interaction between the nanotubes and the polyenes of PVC macromolecules.
first_indexed	2025-12-07T15:42:35Z
format	Article
fulltext	325 PACS numbers: 61.05.cp, 61.41.+e, 62.23.Pq, 78.55.Kz, 78.67.Sc, 81.07.Nb, 82.35.Np Структура та електронні властивості нанокомпозитів ПВХ з вуглецевими нанотрубками при опроміненні Т. М. Пінчук-Ругаль, О. П. Дмитренко, М. П. Куліш, О. С. Ничипоренко, Ю. Є. Грабовський, В. В. Стрельчук, А. С. Ніколенко, М. І. Шут, В. В. Шлапацька* Київський національний університет імені Тараса Шевченка, вул. Володимирська, 64, 01033 Київ, Україна Інститут фізики напівпровідників ім. В. Є. Лашкарьова НАН України, просп. Науки, 41, 03028 Київ, Україна Національний педагогічний університет імені М. П. Драгоманова, вул. Пирогова, 9, 01601, МСП, Київ, Україна *Інститут фізичної хімії ім. Л. В. Писаржевського НАН України, просп. Науки, 31, 03028 Київ, Україна Синтезовано нанокомпозити ПВХ–БВНТ з різним вмістом вуглецевих нанотрубок (0,2–2,0 ваг.%). Вивчено структурні властивості, а також спектри фотолюмінесценції одержаних нанокомпозитів у вихідному стані та після високоенергетичного електронного опромінювання з дозою пог- линання у 0,05 МГр. Показано, що ПВХ є частково кристалічним поліме- ром, ступінь кристалічности якого змінюється немонотонно при леґуван- ні й опромінюванні. Внаслідок дегідрохлоринації ПВХ у полімерних ма- кромолекулах з’являються структурні дефекти у вигляді полієнових пос- лідовностей, які призводять до емісії ПВХ. Рекомбінаційне випромінення нанокомпозитів з трубками змінюється за рахунок перебудови електрон- ної структури полієнів, зумовленої виникненням донорно-акцепторної взаємодії між нанотрубками та полієнами макромолекул ПВХ. Nanocomposites PVC–MWCNT with different content of carbon nanotubes (0.2–2.0 wt.%) are synthesized. The structural properties and photolumines- cence spectra of nanocomposites obtained in the initial state and after high- energy electron irradiation with absorption dose of 0.05 MGy are studied. As shown, the PVC is partially crystalline polymer with crystallinity, which var- ies nonmonotonously due to doping and irradiation. Because of dehydrochlo- risation of the PVC, in polymer macromolecules, structural defects appear as Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології Nanosystems, Nanomaterials, Nanotechnologies 2015, т. 13, № 2, сс. 325–336  2015 ІМÔ (Інститут металофізики ім. Г. В. Курдюмова НАН Óкраїни) Надруковано в Óкраїні. Ôотокопіювання дозволено тільки відповідно до ліцензії 326 Т. М. ПІНЧÓК-РÓГАЛЬ, О. П. ДМИТРЕНКО, М. П. КÓЛІШ та ін. polyene sequences that results in emission of the PVC. Recombination radia- tion of nanocomposites with tubes varies due to the transformation of the electronic structure of polyenes, which is caused by the appearance of the do- nor–acceptor interaction between the nanotubes and the polyenes of PVC macromolecules. Синтезированы нанокомпозиты ПВХ–БВНТ с различным содержанием углеродных нанотрубок (0,2–2,0 вес.%). Изучены структурные свойства, а также спектры фотолюминесценции полученных нанокомпозитов в ис- ходном состоянии и после высокоэнергетического электронного облуче- ния с дозой поглощения 0,05 МГр. Показано, что ПВХ является частично кристаллическим полимером, степень кристалличности которого изме- няется немонотонно при допировании и облучении. Вследствие дегидро- хлоринации ПВХ в полимерных макромолекулах появляются структур- ные дефекты в виде полиэновых последовательностей, которые приводят к эмиссии ПВХ. Рекомбинационное излучение нанокомпозитов с трубка- ми изменяется за счёт перестройки электронной структуры полиэнов, обусловленной возникновением донорно-акцепторного взаимодействия между нанотрубками и полиэнами макромолекул ПВХ. Ключові слова: полі(вінілхлорид) (ПВХ), багатостінні вуглецеві нанотруб- ки, ступінь кристалічности, фотолюмінесценція, електронне опромінення. (Отримано 31 березня 2015 р.) 1. ВСТУП Полі(вінілхлорид) (ПВХ) є одним з полімерів, що найбільш широко використовується в різних галузях, завдяки важливому набору сприятливих властивостей, до яких можна віднести високу хімічну стійкість, низьке поглинання вологи, стабільність розмірів, доста- тню для багатьох застосувань механічну міцність, і термопластич- ність, задовільні релаксаційні характеристики [1–9]. Разом з тим, ПВХ має низьку термічну стабільність, електропровідність при ви- сокій сприйнятливості до накопичення статистичних зарядів. Крім того, при ультрафіолетовому освітленні в полімерних ланцюгах ПВХ розвиваються радіяційні пошкодження, які вносять структу- рні дефекти і в підсумку призводять до фотоґенерації матеріялів, супроводжується погіршенням в першу чергу механічних власти- востей [5–10]. З іншого боку, ці полімери мають високу здатність до модифіка- ції шляхом введення різних пластифікаторів і наповнювачів, що дозволяє виготовляти сучасні полімерні композити на основі ПВХ з новими фізико-хімічними властивостями. Одними з найбільш важ- ливих напрямів модифікації властивостей полімерних композитів з добавками є покращення їх механічних властивостей, електропро- відности, радіяційної стійкости. Ó зв’язку з цим особливе значення СТРÓКТÓРА ТА ВЛАСТИВОСТІ НАНОКОМПОЗИТІВ ПВХ З НАНОТРÓБКАМИ 327 набуває створення нанокомпозитів з використанням вуглецевих наноструктур, в тому числі фуллеренів, одно- і багатостінних вуг- лецевих нанотрубок [4–6]. Поведінка таких нанокомпозитів зале- жить від дисперсности розподілу наночастинок в полімерній мат- риці і від ступеня їх хімічного спряження з макромолекулами. Іс- нують різні хімічні методи функціоналізації наночастинок і синте- зу нанокомпозитів, при яких одержують різні структури, що воло- діють набором унікальних властивостей. Ó випадку використання вуглецевих нанотрубок можна очікувати одержання нанокомпози- тів з високими значеннями міцности та електропровідних характе- ристик, величина яких, крім умов синтезу, також визначається тим, чи застосовуються одно- або багатостінні нанотрубки, їх гео- метрією, хіральністю, числом шарів і їх дефектністю. Важливо від- значити, що хімічна функціоналізація нанотрубок не завжди спри- яє покращенню властивостей полімерних нанокомпозитів, оскіль- ки така функціоналізація може призводити до розривів та зламів нанотрубок, що погіршує властивості самих трубок. Ó зв’язку з цим, становить інтерес пошук інших шляхів хімічного спряження нанотрубок з полімерними макромолекулами. Одним з методів зшивок нанотрубок з полімерними ланцюгами є створення вільних радикалів при опроміненні нанокомпозитів полімер–нанотрубка високоенергетичними бомбардувальними частинками, наприклад, електронами. Очевидно, що при цьому можна очікувати модифіка- цію структурних і оптичних властивостей, як прояв змін кристалі- чної та електронної структури нанокомпозитів у порівнянні з чис- тими полімерами, в тому числі ПВХ. В даній роботі вивчено зміни структури в нанокомпозитах ПВХ, що містять багатостінні нанотрубки, залежно від їх концентрації, а також вплив на структуру електронного опромінення. Для визна- чення механізму змін електронної структури полімерних компози- тів з нанотрубками досліджені спектри фотолюмінесценції. 2. МЕТОДИКА ЕКСПЕРИМЕНТУ Для виготовлення композитів ПВХ з багатостінними вуглецевими нанотрубками використовувався порошок полі(вінілхлориду) мар- ки С-7058 з Mw157103. Синтез БВНТ здійснювався методом хімі- чного осадження парів (CVD) в результаті розкладання вуглецевмі- сних сполук у присутності каталізатора. Каталізатором був дрібно- дисперсний порошок частинок Fe, яким заповнювався реактор. Ре- актор підтримувався при температурі 1000–1300 К. Через реактор продувалася суміш газоподібного вуглеводню і буферного газу. Внаслідок реакції хімічного осадження на каталізаторах були оде- ржані багатостінні вуглецеві нанотрубки з довжиною у кілька мкм і зовнішнім діяметром близько 100 нм. Нанотрубки очищалися від 328 Т. М. ПІНЧÓК-РÓГАЛЬ, О. П. ДМИТРЕНКО, М. П. КÓЛІШ та ін. домішок протравленням в розчині NH4F HF:H2O:HCl. Для одержання суміші і нанотрубок порошки ПВХ і БВНТ були перемішані в спирті за допомогою ультрадисперґатора протягом 0,5 год. Композити виготовлялися шляхом пресування сумішей поро- шків в циліндричної прес-формі. Одержані композити містили 0,2, 0,5, 1,0 і 2,0 ваг.% БВНТ. Суміші порошків розплавлялися при те- мпературі 513 К, потім пресувалися під тиском 300 атм і повільно охолоджувалися в вакуумі. Одержані зразки мають діяметер у 15 мм і товщину у 1 мм. Визначення кристалічної структури нанокомпозитів ПВХ/БВНТ проводилось за допомогою Рентґенівського дифрактометра ДРОН- 3М при використанні монохроматичного та СоK1,2(1,79021 Å)- випромінення. При дослідженні використовувалася Рентґенівська трубка БСВ-28 з кобальтовим анодом. Режим зйомки дифрактограм відбувався при напрузі трубки U40 кB та струмі I25 мА. Вимі- рювання проводилися при застосуванні пласких кристалів LiF (002) за схемою фокусування за Бреґґом–Брентано (на відбивання). Вимірювання спектрів фотолюмінесценції (ÔЛ) проводились в геометрії на відбиття при кімнатній температурі за допомогою пот- рійного спектрометра Horbia Jobin Yvon T64000, оснащеного CCD- детектором. Спектри фотолюмінесценції збуджувалися за допомо- гою Ar–Kr-йонного лазера з довжиною хвилі 488 нм. Збуджене випромінювання фокусувалося на зразку в пляму розміром 1 мкм при потужності збудження 1–2 мВт. Радіяційне опромінення зразків електронами проводилося за до- помогою лінійного електронного прискорювача ИЛÓ-6. Енергія електронів становила Ее1,8 МеВ, доза поглинання дорівнювала 0,05 МГр. Температура зразків в процесі опромінення не перевищу- вала 333 К. Рис. 1. Зображення Рентґенівської дифракції для ненаповненого ПВХ (CoK0,1790 нм, Т293 К). СТРÓКТÓРА ТА ВЛАСТИВОСТІ НАНОКОМПОЗИТІВ ПВХ З НАНОТРÓБКАМИ 329 3. РЕЗУЛЬТАТИ ТА ЇХ ОБГОВОРЕННЯ ПВХ є аморфним полімером з незначним вмістом кристалічної фа- зи. Він має орторомбічну структуру з параметрами ґратниці a1,06 нм, b0,54 нм, c0,51 нм. [11] і дві модифікації: синдіо- тактичну і ізотактичну [12]. На рисунку 1 наведено картину Рент- ґенівської дифракції ненаповненого ПВХ. Видно, що навіть для ненаповненого полімеру мають місце окре- мі інтерференційні максимуми, що уможливлює шляхом розкладу на кристалічну і аморфну складові одержати ступінь кристалічнос- ти в даному зразку. Він склав 22%. На рисунку 2 показано Рентґе- нівські дифрактограми нанокомпозитів ПВХ з різним вмістом вуг- лецевих нанотрубок. Видно, що для ПВХ і всіх нанокомпозитів дифракційні картини аналогічні. Це свідчить, що нанотрубки як наповнювачі не вплива- ють на тип кристалічної структури, характерний для ПВХ. В результаті електронного опромінення (Ее1,8 МеВ) з дозою по- а б в г Рис. 2. Зображення Рентґенівської дифракції для нанокомпозитів ПВХ з 0,2 (а), 0,5 (б), 1,0 (в) та 2,0 ваг.% БВНТ (г) (CoK0,1790 нм, Т293 К). 330 Т. М. ПІНЧÓК-РÓГАЛЬ, О. П. ДМИТРЕНКО, М. П. КÓЛІШ та ін. глинання 0,05 МГр для всіх полімерних композитів структура збе- рігається. Водночас, як і для неопромінених нанокомпозитів, в бі- льшій мірі проявляється існування кристалічної фази для малих концентрацій нанотрубок (рис. 3). Водночас, залежно від вмісту нанотрубок як в неопроміненому стані, так і після електронного опромінення, спостерігаються зміни ступеня кристалічности, особливо істотні за малих концентрацій (рис. 4). Видно, що за малих концентрацій нанотрубок (0,2 і 0,5 ваг.%) спостерігається значне збільшення ступеня кристалічности від 0,22 до 0,42%. При більш високому вмісті БВНТ ступінь упорядкування макроланцюгів повільно спадає, що є проявом незначної аґреґації нанотрубок. При концентрації нанотрубок в ПВХ 0,5 ваг.%, сту- пінь кристалічности найвища Не виключено, що на нанотрубках формуються транс-структури, вміст яких мало змінюється при концентраціях нанотрубок від 0,5 до 2,0 ваг.%. Разом з тим, навіть а б в г Рис. 3. Зображення Рентґенівської дифракції для ПВХ (а) та його наноко- мпозитів з 0,2 (б), 0,5 (в), 1,0 (г) та 2,0 ваг.% БВНТ (д) (CoK0,1790 нм, Т293 К). СТРÓКТÓРА ТА ВЛАСТИВОСТІ НАНОКОМПОЗИТІВ ПВХ З НАНОТРÓБКАМИ 331 за присутности штучних центрів зародкоутворення, якими висту- пають нанотрубки, ступінь кристалічности у нанокомпозитів за- лишається малим. Після електронного опромінення з дозою поглинання 0,05 МГр результаті електронного опромінення ступінь кристалічности різко падає. Очевидно, що загальне зменшення ступеня кристалічности обумовлене деструкцією макромолекул, в тому числі в областях кристалічної фази. Максимальне значення ступеня кристалічнос- ти, як і для неопромінених композитів спостерігається для компо- зиту з концентрацією нанотрубок 0,5 ваг.%. За великого вмісту на- нотрубок (1,0 і 2,0 ваг.%) спостерігається помітне погіршення ре- ґулярности упорядкування макроланцюгів в об’ємі кристалічної фази. Очевидно, що наповнення ПВХ вуглецевими нанотрубками і еле- ктронне опромінення композитів ПВХ–БВНТ, крім змін структу- ри, буде змінювати і їх електронні властивості внаслідок модифіка- ції вуглецевих зв’язків. Це неодмінно має проявитися в спектрах фотолюмінесценції. Поява фотолюмінесценції від ПВХ є результа- том виникнення в них внаслідок дегідрохлоринації дефектної стру- ктури у вигляді полієнових послідовностей різної довжини (рис. 5). Рис. 4. Залежність ступеня кристалічности від вмісту БВНТ для ПВХ та його нанокомпозитів в неопроміненому стані (1) та після електронного опромінення з дозою поглинання 0,05 МГр (2) (Ее1,8 МеВ). Рис. 5. Структурні формули ПВХ (а) і полієнових послідовностей (б). 332 Т. М. ПІНЧÓК-РÓГАЛЬ, О. П. ДМИТРЕНКО, М. П. КÓЛІШ та ін. Ці послідовності призводять до утворення в ПВХ окремих зв’язків і, залежно від їх довжини, до сукупности максимумів вна- а б Рис. 6. Спектри фотолюмінесценції ПВХ (а) при температурі і 293 К та йо- го розклад на компоненти (б) (зб488 нм). а б в г Рис. 7. Спектри ÔЛ нанокомпозитів ПВХ з 0,2 (а), 0,5 (б), 1,0 (в), 2,0 ваг.% (г) та їх розклад на компоненти (зб488 нм, Т293 К). СТРÓКТÓРА ТА ВЛАСТИВОСТІ НАНОКОМПОЗИТІВ ПВХ З НАНОТРÓБКАМИ 333 слідок – -переходів. Крім полієнів, люмінесценцію в ПВХ мо- жуть також давати інші дефектні структури, наприклад ненасичені кетони, алильні хлорини та ін., які з’являються в ПВХ внаслідок зовнішнього впливу на нього [13]. На рисунку 6 показано спектр фотолюмінесценції ненаповненого ПВХ. Видно, що у випадку збудження спектрів фотолюмінесценції з довжиною хвилі зб488 нм наявна ÔЛ в широкому діяпазоні дов- жин хвиль від 500 до 800 нм. В спектрах ÔЛ для ПВХ можна виді- лити кілька компонент, максимуми яких знаходяться поблизу 531, 563, 592 та 620 нм. Найбільша чисельність спряжених ділянок в спектрі відповідає n10 для 563 нм, n16 для 592 нм. При напов- ненні ПВХ різним вмістом БВНТ відбувається перебудова спектрів фотолюмінесценції (рис. 7). Видно, що нанотрубки при всіх концентраціях приводять до зна- чного гасіння ÔЛ ПВХ. Водночас, зменшення інтенсивности ÔЛ із збільшенням вмісту нанотрубок не є монотонним. Найменшим воно є для малого вмісту нанотрубок (0,2 ваг.%), а найбільшим у випад- ку також незначної концентрації БВНТ (0,5 ваг.%). Очевидно, що таке гасіння флюоресценції обумовлено прищепленням макромо- лекул ПВХ до нанотрубок. Окрім того, в спектрах ÔЛ нанокомпо- зитів для всіх концентрацій відбуваються зсуви основних компо- нент випромінювання. В нанокомпозитах ПВХ–БВНТ переважаю- чими є полієнові послідовності з довжинами n10 та n13. На рисунку 8 представлено спектри ÔЛ ПВХ та його нанокомпо- зитів після опромінення електронами з дозою поглинання 0,05 МГр при збудженні з довжиною хвилі зб488 нм. Якщо внаслідок опромінення ПВХ та його композиту з 0,2 ваг.% БВНТ гасіння ÔЛ незначне, то з підвищенням концентрації нанот- рубок має місце різке падіння інтеґральної інтенсивности флуорес- ценції. Максимуми компонент для опроміненого ПВХ відповідають положенням 526, 563, 600 і 646 нм, які відрізняються від положень аналогічних максимумів 531, 563, 592, 620 нм неопроміненого ПВХ. Більше того, вищі значення інтеґральних інтенсивностей ві- дповідають компонентам з максимумами біля 563 і 600 нм, а не 620 нм, що мало місце для неопроміненого зразка. Таким чином, де- струкція ПВХ не змінює механізму виникнення флюоресценції, але відбувається зміщення електронних переходів до інших полієнових послідовностей. Для нанокомпозиту з 0,2 ваг.% БВНТ, крім гасіння флюоресцен- ції, спостерігається поява додаткових переходів в спектрі ÔЛ. По- дібна картина спектру ÔЛ з врахуванням подальшого різкого па- діння інтенсивности флюоресценції спостерігається для наноком- позиту з 0,5 ваг.% БВНТ. В спектрі з’являється сукупність нових смуг з максимумами біля 516, 530, 544, 562, 580, 604 і 635 нм. Це 334 Т. М. ПІНЧÓК-РÓГАЛЬ, О. П. ДМИТРЕНКО, М. П. КÓЛІШ та ін. означає, що гасіння ÔЛ вже визначається не лише вмістом нанот- рубок та їх гомогенністю розподілу, а також станом поліспряжених систем. В спектрі ÔЛ нанокомпозиту з 1,0 ваг.% нанотрубок видно суку- пність компонент з максимумами біля 517, 529, 559, 572, 589, 604, 639 нм. Ó випадку нанокомпозиту з 2,0 ваг.% нанотрубок спектр а б в г д Рис. 8. Спектри ÔЛ ПВХ (а) та його нанокомпозитів з 0,2 (б), 0,5 (в), 1,0 (г), 2,0 ваг.% БВНТ (д) та їх розклад на компоненти після електронного опро- мінення з дозою поглинання 0,05 МГр (зб488 нм, Т293 К, Ее1,8 МеВ). СТРÓКТÓРА ТА ВЛАСТИВОСТІ НАНОКОМПОЗИТІВ ПВХ З НАНОТРÓБКАМИ 335 ÔЛ крім зменшення величини гасіння також залишається подіб- ним до аналогічних спектрів інших нанокомпозитів. 4. ВИСНОВКИ Показано, що для ПВХ, так і його нанокомпозитів зберігається ор- торомбічна структура кристалічної ґратниці. Ступінь кристалічно- сти за малих концентрацій нанотрубок (0,2 і 0,5 ваг.%) зростає, а за великих значень вмісту наповнювача (1,0 і 2,0 ваг.%) залишається майже постійним, що пояснюється наявністю нанотрубок як центрів зародкоутворення за малих концентрацій і їх аґреґацією за великих. Ó випадку електронного опромінення з дозою поглинання 0,05 МГр ПВХ та його нанокомпозитів з БВНТ орторомбічна структура та параметри її ґратниці не змінюються. Ступінь кристалічности для ПВХ і нанокомпозитів падає як результат деструкції макрола- нцюгів в кристалічних областях при збереженні його зростання для нанокомпозитів з 0,2 та 0,5 ваг.% БВНТ. При збільшенні вмісту нанотрубок до 1,0 і 2,0 ваг.% відбуваються процеси деструкції по- лімерних ланцюгів. Нанотрубки сприяють радіяційній деструкції полієнових послі- довностей, при якій з’являються менші за довжиною спряжені пос- лідовності. Збільшення вмісту нанотрубок приводить до більш ефе- ктивного руйнування спряжених ділянок, але мало впливає на тип полієнів, що з’являються в результаті радіяційних пошкоджень. Процеси руйнування поліспряжених структур супроводжуються перебудовою спектрів ÔЛ нанокомпозитів ПВХ з нанотрубками, виникають нові смуги ÔЛ при менших довжинах хвиль, які відпо- відають меншим за довжиною полієнам. В результаті електронного опромінення з дозою поглинання 0,05 МГр відбувається радіяційна модифікація полієнових структур як в ПВХ, так і його нанокомпозитах. Деструкція таких поліспряже- них систем незначна для опромінених ПВХ і нанокомпозиту з ма- лим вмістом нанотрубок (0,2 ваг.%). Ó випадку більших концент- рацій нанотрубок (0,5, 1,0 і 2,0 ваг.%) відбувається значне радія- ційне руйнування спряжених ділянок. Концентрація нанотрубок суттєво впливає на зменшення вмісту спряжених послідовностей при збереженні їх типу. ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА—REFERENCES 1. G. M. Vinhas, R. M. Souto-Maior, Y. M. B. de Almeida, and B. B. Neto, Polymer Degradation and Stability, 86: 431 (2004). 2. G. Broza, K. Piszczek, K. Schulte, and T. Sterzynski, Composites Science and Technology, 67: 890 (2007). 336 Т. М. ПІНЧÓК-РÓГАЛЬ, О. П. ДМИТРЕНКО, М. П. КÓЛІШ та ін. 3. V. М. Ianbоrisov, K. S. Мinskеr, and G. E. Zаlkov, Plasticheskie Massy, 3: 33 (2003) (in Russian). 4. А. V. Еletskii, Uspekhi Fizicheskikh Nauk, 167, No. 9: 945 (1997) (in Russian). 6. R. H. Banghman, A. A. Zakhidov, and W. A. Heer, Science, 297: 787 (2002). 5. А. V. Еletskii, Uspekhi Fizicheskikh Nauk, 177, No. 3: 223 (2007) (in Russian). 6. Jia-Hua Shi, Bing-Xing Yang, K. P. Pramoda, and Suat Hong Goh, Nanotechnology, 18: 375704 (2007). 7. J. Rira and K. Hun-Sik, J. Macromol. Symp., 249: 259 (2007). 8. D. Qlan, E. C. Dickey, R. Andrews, and T. Rantell, Appl. Phys. Lett., 76, No. 20 (2000). 9. A. H. Barber, S. R. Cohen, S. Kenig, and H. D. Wagner, Compos. Sci. Technol., 64, No. 15: 2283 (2004). 10. Ja. Blazevska-Gilev, Ja. Kupčík, J. Šubrt, Z. Bastl, V. Vorlíček, A. Galíková, D. Spaseska, and J. Pola, Polymer Degradation and Stability, 91, No. 2: 213 (2006). 11. М. Маrtynov and K Vylegzhanina, Rentgenografiya Polimerov [Roentgenography of Polimers] (Moscow: Khimiya: 1972) (in Russian). 12. J. A. Juijn, J. H. Gisolf, and W. A. de Jong, Kolloid-Z. u. Z. Polymere, 251: 456 (1973). 13. S. Giuffrida, G. G. Condorelli, L. L. Costanzo, G. Ventimiglia, A. Di Mauroa, and I. L. Fragal, Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry, 195: 215 (2008).
id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-87993
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
issn	1816-5230
language	Ukrainian
last_indexed	2025-12-07T15:42:35Z
publishDate	2015
publisher	Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України
record_format	dspace
spelling	Пінчук-Ругаль, Т.М. Дмитренко, О.П. Куліш, М.П. Ничипоренко, О.С. Грабовський, Ю.Є. Стрельчук, В.В. Ніколенко, А.С. Шут, М.І. Шлапацька, В.В. 2015-11-06T19:07:58Z 2015-11-06T19:07:58Z 2015 Структура та електронні властивості нанокомпозитів ПВХ з вуглецевими нанотрубками при опроміненні / Т.М. Пінчук-Ругаль, О.П. Дмитренко, М.П. Куліш, О.С. Ничипоренко, Ю.Є. Грабовський, В.В. Стрельчук, А.С. Ніколенко, М.І. Шут, В.В. Шлапацька // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології: Зб. наук. пр. — К.: РВВ ІМФ, 2015. — Т. 13, № 2. — С. 325–336. — Бібліогр.: 13 назв. — укр. 1816-5230 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/87993 PACS numbers: 61.05.cp, 61.41.+e, 62.23.Pq, 78.55.Kz, 78.67.Sc, 81.07.Nb, 82.35.Np Синтезовано нанокомпозити ПВХ–БВНТ з різним вмістом вуглецевих нанотрубок (0,2–2,0 ваг.%). Вивчено структурні властивості, а також спектри фотолюмінесценції одержаних нанокомпозитів у вихідному стані та після високоенергетичного електронного опромінювання з дозою поглинання у 0,05 МГр. Показано, що ПВХ є частково кристалічним полімером, ступінь кристалічности якого змінюється немонотонно при леґуванні й опромінюванні. Внаслідок дегідрохлоринації ПВХ у полімерних макромолекулах з’являються структурні дефекти у вигляді полієнових послідовностей, які призводять до емісії ПВХ. Рекомбінаційне випромінення нанокомпозитів з трубками змінюється за рахунок перебудови електронної структури полієнів, зумовленої виникненням донорно-акцепторної взаємодії між нанотрубками та полієнами макромолекул ПВХ. Синтезированы нанокомпозиты ПВХ–БВНТ с различным содержанием углеродных нанотрубок (0,2–2,0 вес.%). Изучены структурные свойства, а также спектры фотолюминесценции полученных нанокомпозитов в исходном состоянии и после высокоэнергетического электронного облучения с дозой поглощения 0,05 МГр. Показано, что ПВХ является частично кристаллическим полимером, степень кристалличности которого изменяется немонотонно при допировании и облучении. Вследствие дегидро-хлоринации ПВХ в полимерных макромолекулах появляются структурные дефекты в виде полиэновых последовательностей, которые приводят к эмиссии ПВХ. Рекомбинационное излучение нанокомпозитов с трубками изменяется за счёт перестройки электронной структуры полиэнов, обусловленной возникновением донорно-акцепторного взаимодействия между нанотрубками и полиэнами макромолекул ПВХ. Nanocomposites PVC–MWCNT with different content of carbon nanotubes (0.2–2.0 wt.%) are synthesized. The structural properties and photolumines-cence spectra of nanocomposites obtained in the initial state and after high-energy electron irradiation with absorption dose of 0.05 MGy are studied. As shown, the PVC is partially crystalline polymer with crystallinity, which varies nonmonotonously due to doping and irradiation. Because of dehydrochlo-risation of the PVC, in polymer macromolecules, structural defects appear as polyene sequences that results in emission of the PVC. Recombination radiation of nanocomposites with tubes varies due to the transformation of the electronic structure of polyenes, which is caused by the appearance of the donor–acceptor interaction between the nanotubes and the polyenes of PVC macromolecules. uk Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології Структура та електронні властивості нанокомпозитів ПВХ з вуглецевими нанотрубками при опроміненні Structure and Electronic Properties of Nanocomposites of Polyvinylchloride with Carbon Nanotubes Under an Irradiation Article published earlier
spellingShingle	Структура та електронні властивості нанокомпозитів ПВХ з вуглецевими нанотрубками при опроміненні Пінчук-Ругаль, Т.М. Дмитренко, О.П. Куліш, М.П. Ничипоренко, О.С. Грабовський, Ю.Є. Стрельчук, В.В. Ніколенко, А.С. Шут, М.І. Шлапацька, В.В.
title	Структура та електронні властивості нанокомпозитів ПВХ з вуглецевими нанотрубками при опроміненні
title_alt	Structure and Electronic Properties of Nanocomposites of Polyvinylchloride with Carbon Nanotubes Under an Irradiation
title_full	Структура та електронні властивості нанокомпозитів ПВХ з вуглецевими нанотрубками при опроміненні
title_fullStr	Структура та електронні властивості нанокомпозитів ПВХ з вуглецевими нанотрубками при опроміненні
title_full_unstemmed	Структура та електронні властивості нанокомпозитів ПВХ з вуглецевими нанотрубками при опроміненні
title_short	Структура та електронні властивості нанокомпозитів ПВХ з вуглецевими нанотрубками при опроміненні
title_sort	структура та електронні властивості нанокомпозитів пвх з вуглецевими нанотрубками при опроміненні
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/87993
work_keys_str_mv	AT pínčukrugalʹtm strukturataelektronnívlastivostínanokompozitívpvhzvugleceviminanotrubkamipriopromínenní AT dmitrenkoop strukturataelektronnívlastivostínanokompozitívpvhzvugleceviminanotrubkamipriopromínenní AT kulíšmp strukturataelektronnívlastivostínanokompozitívpvhzvugleceviminanotrubkamipriopromínenní AT ničiporenkoos strukturataelektronnívlastivostínanokompozitívpvhzvugleceviminanotrubkamipriopromínenní AT grabovsʹkiiûê strukturataelektronnívlastivostínanokompozitívpvhzvugleceviminanotrubkamipriopromínenní AT strelʹčukvv strukturataelektronnívlastivostínanokompozitívpvhzvugleceviminanotrubkamipriopromínenní AT níkolenkoas strukturataelektronnívlastivostínanokompozitívpvhzvugleceviminanotrubkamipriopromínenní AT šutmí strukturataelektronnívlastivostínanokompozitívpvhzvugleceviminanotrubkamipriopromínenní AT šlapacʹkavv strukturataelektronnívlastivostínanokompozitívpvhzvugleceviminanotrubkamipriopromínenní AT pínčukrugalʹtm structureandelectronicpropertiesofnanocompositesofpolyvinylchloridewithcarbonnanotubesunderanirradiation AT dmitrenkoop structureandelectronicpropertiesofnanocompositesofpolyvinylchloridewithcarbonnanotubesunderanirradiation AT kulíšmp structureandelectronicpropertiesofnanocompositesofpolyvinylchloridewithcarbonnanotubesunderanirradiation AT ničiporenkoos structureandelectronicpropertiesofnanocompositesofpolyvinylchloridewithcarbonnanotubesunderanirradiation AT grabovsʹkiiûê structureandelectronicpropertiesofnanocompositesofpolyvinylchloridewithcarbonnanotubesunderanirradiation AT strelʹčukvv structureandelectronicpropertiesofnanocompositesofpolyvinylchloridewithcarbonnanotubesunderanirradiation AT níkolenkoas structureandelectronicpropertiesofnanocompositesofpolyvinylchloridewithcarbonnanotubesunderanirradiation AT šutmí structureandelectronicpropertiesofnanocompositesofpolyvinylchloridewithcarbonnanotubesunderanirradiation AT šlapacʹkavv structureandelectronicpropertiesofnanocompositesofpolyvinylchloridewithcarbonnanotubesunderanirradiation

Структура та електронні властивості нанокомпозитів ПВХ з вуглецевими нанотрубками при опроміненні

Institution

Similar Items