Термічна деструкція та теплофізичні властивості полімерних композитів на основі поліефірної смоли з різним вмістом вуглецевих нанотрубок
The purpose of this study was to determine the effect of carbon nanotubes (CNTs) on the thermal decomposition and thermo-oxidative destruction of nanocomposites based on polyester resin with a content of 0.1, 0.3 and 0.5 % by weight of CNT as characteristics of their heat resistance. Determination o...
Збережено в:
| Дата: | 2024 |
|---|---|
| Автори: | , , , , , , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Англійська |
| Опубліковано: |
Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine
2024
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/746 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
Репозитарії
Chemistry, Physics and Technology of Surface| _version_ | 1856543962433585152 |
|---|---|
| author | Siharova, N. V. Sementsov, Yu. I. Zhuravsky, S. V. Borysenko, M. V. Starokadomsky, D. L. Yurieva, K. A. Terets, A. D. Mistchanchuk, O. V. Pączkowski, P. Gawdzik, B. |
| author_facet | Siharova, N. V. Sementsov, Yu. I. Zhuravsky, S. V. Borysenko, M. V. Starokadomsky, D. L. Yurieva, K. A. Terets, A. D. Mistchanchuk, O. V. Pączkowski, P. Gawdzik, B. |
| author_sort | Siharova, N. V. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2025-06-19T09:16:48Z |
| description | The purpose of this study was to determine the effect of carbon nanotubes (CNTs) on the thermal decomposition and thermo-oxidative destruction of nanocomposites based on polyester resin with a content of 0.1, 0.3 and 0.5 % by weight of CNT as characteristics of their heat resistance. Determination of thermal decomposition products, activation energy of their desorption, total amount of volatile decomposition products of composites was determined by the method of thermoprogrammed desorption mass spectrometry (TPDMS). Using derivatography methods (Q 1500D), patterns of thermo-oxidative destruction of polymer composites were investigated. It is shown that the addition of 0.1 wt. % CNT in the resin shifts the temperatures of the maximum thermograms (Tm) to higher values, increases the activation energy of desorption of all fragments of destruction products in the range m/z 18–104, compared to the original resin, i.e. this indicates an increase in the thermal stability of this composite. Increasing the CNT content to 0.3, 0.5 % by weight shifts Tm towards lower values, significantly reduces the activation energy of desorption for almost all polymer fragments. If at a content of 0.1 wt. %, CNTs in the polymer matrix are structurally “ordered” according to possible mechanisms, then an increase in the content of CNTs, on the contrary, leads to a reversible effect, due to the relatively large content of CNTs, their insufficient deagglomeration and uneven distribution.Thermo-oxidative degradation of unfilled resin has two characteristic minima at T = 383 °C and 439 °C (endothermic reactions of thermo-oxidative decomposition). The addition of CNTs in the amount of 0.1, 0.3, 0.5 wt. % shifts the temperatures towards higher values. Samples melt up to 385 °C followed by combustion with maximum temperatures at 443 and 534 °C. Probably, the presence of the second peak (534 °С) indicates the possibility of the formation of a certain percentage of a more ordered phase in the polymer. Thermooxidative decomposition of composites is characterized by an increase in the initial temperatures of phase transitions. This is probably due to the presence of a carbon nanofiller in the polymer matrix, which increases the heat capacity and thermal conductivity of the composite, possibly initiating crosslinking centers of free (unbound) polymer chains, which, in turn, causes a decrease in kinetic mobility in the polymer. |
| first_indexed | 2025-09-24T17:25:28Z |
| format | Article |
| id | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-746 |
| institution | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
| language | English |
| last_indexed | 2025-09-24T17:45:58Z |
| publishDate | 2024 |
| publisher | Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| spelling | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-7462025-06-19T09:16:48Z Thermal destruction and thermophysical properties of polymer composites based on polyester resin with different content of carbon nanotubes Термічна деструкція та теплофізичні властивості полімерних композитів на основі поліефірної смоли з різним вмістом вуглецевих нанотрубок Siharova, N. V. Sementsov, Yu. I. Zhuravsky, S. V. Borysenko, M. V. Starokadomsky, D. L. Yurieva, K. A. Terets, A. D. Mistchanchuk, O. V. Pączkowski, P. Gawdzik, B. thermophysical properties activation energy nanocomposite thermal degradation carbon nanotubes polyester resin polymer structure thermal oxidation degradation термофізичні властивості енергія активації нанокомпозит термодеструкція вуглецеві нанотрубки поліефірна смола структура полімера термоокисна деструкція The purpose of this study was to determine the effect of carbon nanotubes (CNTs) on the thermal decomposition and thermo-oxidative destruction of nanocomposites based on polyester resin with a content of 0.1, 0.3 and 0.5 % by weight of CNT as characteristics of their heat resistance. Determination of thermal decomposition products, activation energy of their desorption, total amount of volatile decomposition products of composites was determined by the method of thermoprogrammed desorption mass spectrometry (TPDMS). Using derivatography methods (Q 1500D), patterns of thermo-oxidative destruction of polymer composites were investigated. It is shown that the addition of 0.1 wt. % CNT in the resin shifts the temperatures of the maximum thermograms (Tm) to higher values, increases the activation energy of desorption of all fragments of destruction products in the range m/z 18–104, compared to the original resin, i.e. this indicates an increase in the thermal stability of this composite. Increasing the CNT content to 0.3, 0.5 % by weight shifts Tm towards lower values, significantly reduces the activation energy of desorption for almost all polymer fragments. If at a content of 0.1 wt. %, CNTs in the polymer matrix are structurally “ordered” according to possible mechanisms, then an increase in the content of CNTs, on the contrary, leads to a reversible effect, due to the relatively large content of CNTs, their insufficient deagglomeration and uneven distribution.Thermo-oxidative degradation of unfilled resin has two characteristic minima at T = 383 °C and 439 °C (endothermic reactions of thermo-oxidative decomposition). The addition of CNTs in the amount of 0.1, 0.3, 0.5 wt. % shifts the temperatures towards higher values. Samples melt up to 385 °C followed by combustion with maximum temperatures at 443 and 534 °C. Probably, the presence of the second peak (534 °С) indicates the possibility of the formation of a certain percentage of a more ordered phase in the polymer. Thermooxidative decomposition of composites is characterized by an increase in the initial temperatures of phase transitions. This is probably due to the presence of a carbon nanofiller in the polymer matrix, which increases the heat capacity and thermal conductivity of the composite, possibly initiating crosslinking centers of free (unbound) polymer chains, which, in turn, causes a decrease in kinetic mobility in the polymer. Метою даного дослідження було визначення впливу вуглецевих нанотрубок (ВНТ) на термічне розкладання та термоокисну деструкцію нанокомпозитів на основі поліефірної смоли за вмісту 0.1, 0.3 і 0.5 мас. %. ВНТ, як характеристики їхньої термостійкості. Визначення продуктів термічного розкладання, їхньої енергії активації десорбції, сумарної кількості летких продуктів розпаду композитів визначались методом термопрограмованої десорбційної мас-спектрометрії (TPDMS). Закономірності термоокисної деструкції полімерних композитів досліджували методами дериватографії (Q?1500D). Показано, що додавання 0.1 % мас. ВНТ в смолу зміщує температури максимумів термограм (Тм) в область більших значень, збільшує енергію активації термічної деcорбції для всіх фрагментів продуктів деструкції в інтервалі m/z 18–104, в порівнянні з вихідною смолою, тобто свідчить про збільшення термічної стійкості цього композиту. Збільшення вмісту ВНТ до 0.3, 0.5 мас. % зміщує Тм до нижчих значень, помітно зменшує енергію активації десорбції для, практично, всіх фрагментів полімера.Якщо за вмісту 0.1 мас. % ВНТ в полімерній матриці відбувається структурне «впорядкування» за можливими механізмами, то збільшення вмісту ВНТ, навпаки призводить до оборотного ефекту, за рахунок порівняно великого вмісту ВНТ, недостатньої їхньої деагломерації та нерівномірності розподілу.Термоокиснювальна деструкція ненаповненої смоли має два характерних мінімуми при 383 і 439 °C (ендотермічні реакції термоокисного розкладання). Додавання ВНТ у кількості 0.1, 0.3, 0.5 мас. % зміщує температури в бік вищих значень. До 385 °С відбувається плавлення зразків з подальшим спалюванням з максимумами температури при 443 і 534 °С. Ймовірно, наявність другого піку (534 °С) вказує на можливість утворення в полімері певного відсотка більш упорядкованої фази. Термоокисне розкладання композитів характеризується підвищенням початкових температур фазових переходів. Ймовірно, це пов’язано з наявністю в полімерній матриці вуглецевого нанонаповнювача, який підвищує теплоємність і теплопровідність композиту, можливо, ініціює центри зшивання вільних (незв’язаних) полімерних ланцюгів, що, у свою чергу, викликає зниження кінетичної рухливості в полімері. Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine 2024-11-23 Article Article application/pdf https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/746 10.15407/hftp15.04.488 Chemistry, Physics and Technology of Surface; Vol. 15 No. 4 (2024): Chemistry, Physics and Technology of Surface / Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni; 488-499 Химия, физика и технология поверхности; Том 15 № 4 (2024): Chemistry, Physics and Technology of Surface / Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni; 488-499 Хімія, фізика та технологія поверхні; Том 15 № 4 (2024): Хімія, фізика та технологія поверхні; 488-499 2518-1238 2079-1704 10.15407/hftp15.04 en https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/746/764 Copyright (c) 2024 N. V. Siharova, Yu. I. Sementsov, S. V. Zhuravsky, M. V. Borysenko, D. L. Starokadomsky, K. A. Yurieva, A. D. Terets, O. V. Mistchanchuk, P. P?czkowski, B. Gawdzik |
| spellingShingle | термофізичні властивості енергія активації нанокомпозит термодеструкція вуглецеві нанотрубки поліефірна смола структура полімера термоокисна деструкція Siharova, N. V. Sementsov, Yu. I. Zhuravsky, S. V. Borysenko, M. V. Starokadomsky, D. L. Yurieva, K. A. Terets, A. D. Mistchanchuk, O. V. Pączkowski, P. Gawdzik, B. Термічна деструкція та теплофізичні властивості полімерних композитів на основі поліефірної смоли з різним вмістом вуглецевих нанотрубок |
| title | Термічна деструкція та теплофізичні властивості полімерних композитів на основі поліефірної смоли з різним вмістом вуглецевих нанотрубок |
| title_alt | Thermal destruction and thermophysical properties of polymer composites based on polyester resin with different content of carbon nanotubes |
| title_full | Термічна деструкція та теплофізичні властивості полімерних композитів на основі поліефірної смоли з різним вмістом вуглецевих нанотрубок |
| title_fullStr | Термічна деструкція та теплофізичні властивості полімерних композитів на основі поліефірної смоли з різним вмістом вуглецевих нанотрубок |
| title_full_unstemmed | Термічна деструкція та теплофізичні властивості полімерних композитів на основі поліефірної смоли з різним вмістом вуглецевих нанотрубок |
| title_short | Термічна деструкція та теплофізичні властивості полімерних композитів на основі поліефірної смоли з різним вмістом вуглецевих нанотрубок |
| title_sort | термічна деструкція та теплофізичні властивості полімерних композитів на основі поліефірної смоли з різним вмістом вуглецевих нанотрубок |
| topic | термофізичні властивості енергія активації нанокомпозит термодеструкція вуглецеві нанотрубки поліефірна смола структура полімера термоокисна деструкція |
| topic_facet | thermophysical properties activation energy nanocomposite thermal degradation carbon nanotubes polyester resin polymer structure thermal oxidation degradation термофізичні властивості енергія активації нанокомпозит термодеструкція вуглецеві нанотрубки поліефірна смола структура полімера термоокисна деструкція |
| url | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/746 |
| work_keys_str_mv | AT siharovanv thermaldestructionandthermophysicalpropertiesofpolymercompositesbasedonpolyesterresinwithdifferentcontentofcarbonnanotubes AT sementsovyui thermaldestructionandthermophysicalpropertiesofpolymercompositesbasedonpolyesterresinwithdifferentcontentofcarbonnanotubes AT zhuravskysv thermaldestructionandthermophysicalpropertiesofpolymercompositesbasedonpolyesterresinwithdifferentcontentofcarbonnanotubes AT borysenkomv thermaldestructionandthermophysicalpropertiesofpolymercompositesbasedonpolyesterresinwithdifferentcontentofcarbonnanotubes AT starokadomskydl thermaldestructionandthermophysicalpropertiesofpolymercompositesbasedonpolyesterresinwithdifferentcontentofcarbonnanotubes AT yurievaka thermaldestructionandthermophysicalpropertiesofpolymercompositesbasedonpolyesterresinwithdifferentcontentofcarbonnanotubes AT teretsad thermaldestructionandthermophysicalpropertiesofpolymercompositesbasedonpolyesterresinwithdifferentcontentofcarbonnanotubes AT mistchanchukov thermaldestructionandthermophysicalpropertiesofpolymercompositesbasedonpolyesterresinwithdifferentcontentofcarbonnanotubes AT paczkowskip thermaldestructionandthermophysicalpropertiesofpolymercompositesbasedonpolyesterresinwithdifferentcontentofcarbonnanotubes AT gawdzikb thermaldestructionandthermophysicalpropertiesofpolymercompositesbasedonpolyesterresinwithdifferentcontentofcarbonnanotubes AT siharovanv termíčnadestrukcíâtateplofízičnívlastivostípolímernihkompozitívnaosnovípolíefírnoísmolizríznimvmístomvuglecevihnanotrubok AT sementsovyui termíčnadestrukcíâtateplofízičnívlastivostípolímernihkompozitívnaosnovípolíefírnoísmolizríznimvmístomvuglecevihnanotrubok AT zhuravskysv termíčnadestrukcíâtateplofízičnívlastivostípolímernihkompozitívnaosnovípolíefírnoísmolizríznimvmístomvuglecevihnanotrubok AT borysenkomv termíčnadestrukcíâtateplofízičnívlastivostípolímernihkompozitívnaosnovípolíefírnoísmolizríznimvmístomvuglecevihnanotrubok AT starokadomskydl termíčnadestrukcíâtateplofízičnívlastivostípolímernihkompozitívnaosnovípolíefírnoísmolizríznimvmístomvuglecevihnanotrubok AT yurievaka termíčnadestrukcíâtateplofízičnívlastivostípolímernihkompozitívnaosnovípolíefírnoísmolizríznimvmístomvuglecevihnanotrubok AT teretsad termíčnadestrukcíâtateplofízičnívlastivostípolímernihkompozitívnaosnovípolíefírnoísmolizríznimvmístomvuglecevihnanotrubok AT mistchanchukov termíčnadestrukcíâtateplofízičnívlastivostípolímernihkompozitívnaosnovípolíefírnoísmolizríznimvmístomvuglecevihnanotrubok AT paczkowskip termíčnadestrukcíâtateplofízičnívlastivostípolímernihkompozitívnaosnovípolíefírnoísmolizríznimvmístomvuglecevihnanotrubok AT gawdzikb termíčnadestrukcíâtateplofízičnívlastivostípolímernihkompozitívnaosnovípolíefírnoísmolizríznimvmístomvuglecevihnanotrubok |