Нанокомпозити на основі багатокомпонентної полімерної матриці та нанонаповнювача денсилу: релаксаційні властивості та морфологія
The nanocomposites based on polyurethane (PU), poly(2-hydroxyethyl methacrylate) (PHEMA), and nanofiller densil are created. Dynamic mechanical properties, morphology by SEM and hydrophilicity of the materials are investigated. The dependence of the characteristics on the polymer matrix components c...
Gespeichert in:
| Datum: | 2020 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainisch |
| Veröffentlicht: |
Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine
2020
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/544 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
Institution
Chemistry, Physics and Technology of Surface| _version_ | 1856543919969402880 |
|---|---|
| author | Karabanova, L. V. Bondaruk, O. M. Voronin, E. F. |
| author_facet | Karabanova, L. V. Bondaruk, O. M. Voronin, E. F. |
| author_sort | Karabanova, L. V. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2022-06-29T10:02:32Z |
| description | The nanocomposites based on polyurethane (PU), poly(2-hydroxyethyl methacrylate) (PHEMA), and nanofiller densil are created. Dynamic mechanical properties, morphology by SEM and hydrophilicity of the materials are investigated. The dependence of the characteristics on the polymer matrix components content and amount of nanofiller is evaluated. It has been shown that the introduction of nanofiller into multicomponent polymer matrix with a small amount of second component, which is characterized by a low degree of polymer components segregation, leads to an increase in the modulus of elasticity of the materials. In such nanocomposites, there is a more free segmental motion in PHEMA, indicating the concentration of the nanofiller mainly in the PU’s nanodomains. When the nanofiller is introduced into the matrix with a significant degree of microphase separation, an increase in the elastic modulus is observed only at high amounts of nanofiller (10–15%), which plays the role of a compatibilizer. In the morphology investigation it has been shown that the matrix has a phase-separated structure. When 3–5 % of densyl is added to the matrix, a smoother, integrated structure appears. With the further increase of nanofiller amount up to 10–15 %, formation of nanofiller aggregates is observed, while aggregates become more densely packed with fraction of the nanofiller. The hydrophilicity of the created materials increases due tu introduction of both PHEMA and nanofiller densil, but nonmonotonic changes with amount of nanofiller occurs. Concentration dependence of water sorption is determined by the distribution of filler nanoparticles in the matrices, its aggregation at 10–15 % content, and by the formation of surface layers of polymer components of matrices, which can consist of polyurethane or of both polymer components of multicomponent polymer matrices. The introduction of nanofiller densyl leads to the increasing of the hydrophilisity of created materials and so to the increasing of their biocompatibility. Created nanocomposites could be effective as materials for bio-medical applications. |
| first_indexed | 2025-07-22T19:33:57Z |
| format | Article |
| id | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-544 |
| institution | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2025-07-22T19:33:57Z |
| publishDate | 2020 |
| publisher | Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| spelling | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-5442022-06-29T10:02:32Z Nanocomposites based on multicomponent polymer matrix and nanofiller densil: relaxation properties and morphology Нанокомпозиты на основе многокомпонентной полимерной матрицы и нанонаполнителя денсила: релаксационные свойства и морфология Нанокомпозити на основі багатокомпонентної полімерної матриці та нанонаповнювача денсилу: релаксаційні властивості та морфологія Karabanova, L. V. Bondaruk, O. M. Voronin, E. F. nan. ocomposites polyurethane poly(2-hydroxyethyl methacrylate) densyl dynamic-mechanical analysis scanning electron microscopy morphology component segregation degree microphase separation нанокомпозити поліуретан полі(2-гідроксиетилметакрилат) денсил динамічний механічний аналіз сканувальна електронна мікроскопія морфологія ступінь сегрегації компонентів мікрофазовий поділ нанокомпозиты полиуретан поли(2-гидроксиэтилметакрилат) денсил динамический механический анализ сканирующая электронная микроскопия морфология степень сегрегации компонентов микрофазовое разделение The nanocomposites based on polyurethane (PU), poly(2-hydroxyethyl methacrylate) (PHEMA), and nanofiller densil are created. Dynamic mechanical properties, morphology by SEM and hydrophilicity of the materials are investigated. The dependence of the characteristics on the polymer matrix components content and amount of nanofiller is evaluated. It has been shown that the introduction of nanofiller into multicomponent polymer matrix with a small amount of second component, which is characterized by a low degree of polymer components segregation, leads to an increase in the modulus of elasticity of the materials. In such nanocomposites, there is a more free segmental motion in PHEMA, indicating the concentration of the nanofiller mainly in the PU’s nanodomains. When the nanofiller is introduced into the matrix with a significant degree of microphase separation, an increase in the elastic modulus is observed only at high amounts of nanofiller (10–15%), which plays the role of a compatibilizer. In the morphology investigation it has been shown that the matrix has a phase-separated structure. When 3–5 % of densyl is added to the matrix, a smoother, integrated structure appears. With the further increase of nanofiller amount up to 10–15 %, formation of nanofiller aggregates is observed, while aggregates become more densely packed with fraction of the nanofiller. The hydrophilicity of the created materials increases due tu introduction of both PHEMA and nanofiller densil, but nonmonotonic changes with amount of nanofiller occurs. Concentration dependence of water sorption is determined by the distribution of filler nanoparticles in the matrices, its aggregation at 10–15 % content, and by the formation of surface layers of polymer components of matrices, which can consist of polyurethane or of both polymer components of multicomponent polymer matrices. The introduction of nanofiller densyl leads to the increasing of the hydrophilisity of created materials and so to the increasing of their biocompatibility. Created nanocomposites could be effective as materials for bio-medical applications. Получены нанокомпозиты на основе полиуретана (ПУ), поли(2-гидроксиэтилметакрилата) (ПГЭМА) и нанонаполнителя денсила. Исследованы динамические механические свойства, морфология и гидрофильность созданных материалов. Выявлена зависимость характеристик от содержания составляющих полимерных матриц и концентрации нанонаполнителя. Показано, что введение нанонаполнителя в многокомпонентную матрицу с небольшим количеством второго компонента, которая характеризуется малым значением степени сегрегации полимерных компонентов, приводит к повышению модуля упругости материалов. При этом наблюдается более свободное сегментальное движение в ПГЕМА, что свидетельствует о концентрации наполнителя, преимущественно, в нанодоменах полиуретана. При введении нанонаполнителя в многокомпонентную матрицу со значительной степенью микрофазового разделения, повышение модуля упругости наблюдается лишь при значительных количествах нанонаполнителя (10–15 %), который играет роль компатибилизатора. При исследовании морфологии показано, что исходная матрица имеет фазово-разделенную структуру. При введении 3–5 % денсила наблюдается более сглаженная, интегрированная структура. При дальнейшем увеличении количества нанонаполнителя до 10–15 % в структуре нанокомпозитов наблюдается образование агломератов наполнителя, при этом с увеличением доли наполнителя агломераты становятся более плотно упакованными. Гидрофильность созданных материалов повышается при введении как поли(2-гидроксиэтилметакрилата), так и денсила, при этом она немонотонно изменяется с содержанием наполнителя. Концентрационная зависимость водопоглощения зависит от распределения наночастиц наполнителя в матрицах, его агрегации при содержании 10–15 % и формировании поверхностных слоев матриц, которые могут состоять как из полиуретана, так и из обоих полимерных составляющих многокомпонентных матриц. Введение нанонаполнителя денсила ведет к повышению гидрофильности созданных материалов, а следовательно, к повышению их биосовместимости. Созданные нанокомпозиты могут быть эффективными в качестве материалов биомедицинского применения. Синтезовані нанокомпозити на основі поліуретану (ПУ), полі(2-гідроксиетилметакрилату) (ПГЕМА) та нанонаповнювача денсилу. Досліджені динамічні механічні властивості, морфологія методом сканувальної електронної мікроскопії та гідрофільність створених матеріалів. Виявлена залежність характеристик від складу полімерних матриць та вмісту нанонаповнювача. Показано, що введення нанонаповнювача в багатокомпонентну полімерну матрицю з невеликою кількістю другого компоненту, яка характеризується малим значенням ступеня сегрегації полімерних компонентів, приводить до підвищення модуля пружності матеріалів. При цьому спостерігається більш вільний сегментальний рух в ПГЕМА, що свідчить про концентрування наповнювача переважно в нанодоменах поліуретану. При введенні нанонаповнювача в матрицю із значним ступенем мікрофазового поділу, підвищення модуля пружності спостерігається лише при суттєвих кількостях нанонаповнювача (10–15 %), котрий відіграє роль компатибілізатора. При дослідженні морфології синтезованих систем показано, що вихідна матриця має фазово-розділену структуру. При введенні 3–5 % денсилу спостерігається більш зглажена, інтегрована структура. При збільшенні кількості нанонаповнювача до 10–15 %, в структурі нанокомпозитів спостерігається формування агломератів наповнювача, при цьому із збільшенням частки наповнювача агломерати стають більш щільно упакованими. Гідрофільність створених матеріалів підвищується при введенні як полі(2-гідроксиетилметакрилату), так і денсилу, при цьому вона немонотонно змінюється із вмістом наповнювача. Концентраційна залежність водопоглинання залежить від розподілу наночастинок наповнювача в матрицях, його агрегації при вмісті 10–15 %, та формуванні поверхневих шарів матриць, які можуть складатись як з поліуретану, так і з обох полімерних складових матриць. Введення нанонаповнювача денсилу веде до підвищення гідрофільності створених матеріалів, а відповідно, до підвищення їхньої біосумісності. Створені нанокомпозити можуть бути ефективними як матеріали біомедичного призначення. Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine 2020-05-27 Article Article application/pdf https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/544 10.15407/hftp11.02.235 Chemistry, Physics and Technology of Surface; Vol. 11 No. 2 (2020): Chemistry, Physics and Technology of Surface / Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni; 235-249 Химия, физика и технология поверхности; Том 11 № 2 (2020): Химия, физика и технология поверхности; 235-249 Хімія, фізика та технологія поверхні; Том 11 № 2 (2020): Хімія, фізика та технологія поверхні; 235-249 2518-1238 2079-1704 10.15407/hftp11.02 uk https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/544/547 Copyright (c) 2020 L. V. Karabanova, O. M. Bondaruk, E. F. Voronin |
| spellingShingle | нанокомпозити поліуретан полі(2-гідроксиетилметакрилат) денсил динамічний механічний аналіз сканувальна електронна мікроскопія морфологія ступінь сегрегації компонентів мікрофазовий поділ Karabanova, L. V. Bondaruk, O. M. Voronin, E. F. Нанокомпозити на основі багатокомпонентної полімерної матриці та нанонаповнювача денсилу: релаксаційні властивості та морфологія |
| title | Нанокомпозити на основі багатокомпонентної полімерної матриці та нанонаповнювача денсилу: релаксаційні властивості та морфологія |
| title_alt | Nanocomposites based on multicomponent polymer matrix and nanofiller densil: relaxation properties and morphology Нанокомпозиты на основе многокомпонентной полимерной матрицы и нанонаполнителя денсила: релаксационные свойства и морфология |
| title_full | Нанокомпозити на основі багатокомпонентної полімерної матриці та нанонаповнювача денсилу: релаксаційні властивості та морфологія |
| title_fullStr | Нанокомпозити на основі багатокомпонентної полімерної матриці та нанонаповнювача денсилу: релаксаційні властивості та морфологія |
| title_full_unstemmed | Нанокомпозити на основі багатокомпонентної полімерної матриці та нанонаповнювача денсилу: релаксаційні властивості та морфологія |
| title_short | Нанокомпозити на основі багатокомпонентної полімерної матриці та нанонаповнювача денсилу: релаксаційні властивості та морфологія |
| title_sort | нанокомпозити на основі багатокомпонентної полімерної матриці та нанонаповнювача денсилу: релаксаційні властивості та морфологія |
| topic | нанокомпозити поліуретан полі(2-гідроксиетилметакрилат) денсил динамічний механічний аналіз сканувальна електронна мікроскопія морфологія ступінь сегрегації компонентів мікрофазовий поділ |
| topic_facet | nan. ocomposites polyurethane poly(2-hydroxyethyl methacrylate) densyl dynamic-mechanical analysis scanning electron microscopy morphology component segregation degree microphase separation нанокомпозити поліуретан полі(2-гідроксиетилметакрилат) денсил динамічний механічний аналіз сканувальна електронна мікроскопія морфологія ступінь сегрегації компонентів мікрофазовий поділ нанокомпозиты полиуретан поли(2-гидроксиэтилметакрилат) денсил динамический механический анализ сканирующая электронная микроскопия морфология степень сегрегации компонентов микрофазовое разделение |
| url | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/544 |
| work_keys_str_mv | AT karabanovalv nanocompositesbasedonmulticomponentpolymermatrixandnanofillerdensilrelaxationpropertiesandmorphology AT bondarukom nanocompositesbasedonmulticomponentpolymermatrixandnanofillerdensilrelaxationpropertiesandmorphology AT voroninef nanocompositesbasedonmulticomponentpolymermatrixandnanofillerdensilrelaxationpropertiesandmorphology AT karabanovalv nanokompozitynaosnovemnogokomponentnojpolimernojmatricyinanonapolnitelâdensilarelaksacionnyesvojstvaimorfologiâ AT bondarukom nanokompozitynaosnovemnogokomponentnojpolimernojmatricyinanonapolnitelâdensilarelaksacionnyesvojstvaimorfologiâ AT voroninef nanokompozitynaosnovemnogokomponentnojpolimernojmatricyinanonapolnitelâdensilarelaksacionnyesvojstvaimorfologiâ AT karabanovalv nanokompozitinaosnovíbagatokomponentnoípolímernoímatricítananonapovnûvačadensilurelaksacíjnívlastivostítamorfologíâ AT bondarukom nanokompozitinaosnovíbagatokomponentnoípolímernoímatricítananonapovnûvačadensilurelaksacíjnívlastivostítamorfologíâ AT voroninef nanokompozitinaosnovíbagatokomponentnoípolímernoímatricítananonapovnûvačadensilurelaksacíjnívlastivostítamorfologíâ |