Вплив модифікації поверхні нанокремнезему CH3- І NH2-групами на властивості епокси-кремнеземних композитів
The influence of the chemical nature of functional groups immobilized on the surface of silica nanoparticles on the physicochemical and mechanical properties of epoxy composites has been examined. Our work was formed on the basis of the assumption about the high role of the nature of the filler surf...
Gespeichert in:
| Datum: | 2026 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , , , , , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainisch |
| Veröffentlicht: |
Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine
2026
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/854 |
| 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_ | 1860507112470216704 |
|---|---|
| author | Starokadomsky, D.L. Kozakevich, R.B. Lavryk, R.V. Sytnikov, O.V. Sevostyanov, S.V. Reshetnyk, M.M. Sigaryova, N.V. Khora, O.V. Radchenko, O.B. Bodul, N.S. |
| author_facet | Starokadomsky, D.L. Kozakevich, R.B. Lavryk, R.V. Sytnikov, O.V. Sevostyanov, S.V. Reshetnyk, M.M. Sigaryova, N.V. Khora, O.V. Radchenko, O.B. Bodul, N.S. |
| author_sort | Starokadomsky, D.L. |
| baseUrl_str | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-03-08T12:55:25Z |
| description | The influence of the chemical nature of functional groups immobilized on the surface of silica nanoparticles on the physicochemical and mechanical properties of epoxy composites has been examined. Our work was formed on the basis of the assumption about the high role of the nature of the filler surface in the formation of the mechanical properties of polyepoxide. Modification of nanosilica with amino-groups (–NH2) should contribute to improving the characteristics of the composite due to the reactive affinity for epoxy and amine fragments of the matrix. In contrast, methyl groups (–CH?) should increase compatibility with the organic phase (oleophilicity), but due to chemical inertness, reduce the ability to interact in the polymer network. It was experimentally found that the introduction of 1–4 wt. % of unmodified nanosilica leads to a decrease in compressive strength, a decrease in chemical stability in acetone and an increase in the brittleness of the composite. At the same time, the indicators of shrinkage, thermal stability and resistance to an oxidizing environment remained unchanged or improved slightly. Modification of silica nanoparticles with methyl groups (at filling of 1–2 wt. %) provided partial recovery of compressive strength, increased thermal resistance and plasticity of the composite, but did not provide a significant improvement in solution stability or reduction in shrinkage. The most pronounced positive effects were achieved when using amino-nanosilica (modified with amino groups): a significant increase in compressive strength was observed to the level or higher than that of the unfilled resin, an increase in the elastic modulus, as well as a significant improvement in resistance to aggressive environments, fire resistance and reduction in shrinkage. Microscopic studies (optical microscopy, scanning electron microscopy, atomic force microscopy) confirmed that the introduction of unmodified nanofiller causes a decrease in transparency, the appearance of agglomerates and zones of heterogeneity. On the contrary, functionalization, especially with amino groups, provides a more homogeneous distribution of particles in the polymer matrix. The results obtained confirm the key role of the physicochemical properties of the nanosilica surface in the processes of structure formation of epoxy composites. Thus, optimal modification of the filler surface with chemically active groups opens up opportunities for targeted control of the properties of composites. |
| doi_str_mv | 10.15407/hftp17.01.106 |
| first_indexed | 2025-07-22T19:36:17Z |
| format | Article |
| id | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-854 |
| institution | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-03-12T15:49:49Z |
| publishDate | 2026 |
| publisher | Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| spelling | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-8542026-03-08T12:55:25Z The influence of nanosilica surface modifications with CH3- and NH2-groups on the properties of epoxy-silica composites Вплив модифікації поверхні нанокремнезему CH3- І NH2-групами на властивості епокси-кремнеземних композитів Starokadomsky, D.L. Kozakevich, R.B. Lavryk, R.V. Sytnikov, O.V. Sevostyanov, S.V. Reshetnyk, M.M. Sigaryova, N.V. Khora, O.V. Radchenko, O.B. Bodul, N.S. epoxy composite nanosilica surface modification compressive strength shrinkage fire resistance swelling in acetone 55 % H2O2 microscopy епоксикомпозит нанокремнезем модифікування поверхні міцність на стиск усадка вогнестійкість набухання в ацетоні 55 % Н2О2 мікроскопія The influence of the chemical nature of functional groups immobilized on the surface of silica nanoparticles on the physicochemical and mechanical properties of epoxy composites has been examined. Our work was formed on the basis of the assumption about the high role of the nature of the filler surface in the formation of the mechanical properties of polyepoxide. Modification of nanosilica with amino-groups (–NH2) should contribute to improving the characteristics of the composite due to the reactive affinity for epoxy and amine fragments of the matrix. In contrast, methyl groups (–CH?) should increase compatibility with the organic phase (oleophilicity), but due to chemical inertness, reduce the ability to interact in the polymer network. It was experimentally found that the introduction of 1–4 wt. % of unmodified nanosilica leads to a decrease in compressive strength, a decrease in chemical stability in acetone and an increase in the brittleness of the composite. At the same time, the indicators of shrinkage, thermal stability and resistance to an oxidizing environment remained unchanged or improved slightly. Modification of silica nanoparticles with methyl groups (at filling of 1–2 wt. %) provided partial recovery of compressive strength, increased thermal resistance and plasticity of the composite, but did not provide a significant improvement in solution stability or reduction in shrinkage. The most pronounced positive effects were achieved when using amino-nanosilica (modified with amino groups): a significant increase in compressive strength was observed to the level or higher than that of the unfilled resin, an increase in the elastic modulus, as well as a significant improvement in resistance to aggressive environments, fire resistance and reduction in shrinkage. Microscopic studies (optical microscopy, scanning electron microscopy, atomic force microscopy) confirmed that the introduction of unmodified nanofiller causes a decrease in transparency, the appearance of agglomerates and zones of heterogeneity. On the contrary, functionalization, especially with amino groups, provides a more homogeneous distribution of particles in the polymer matrix. The results obtained confirm the key role of the physicochemical properties of the nanosilica surface in the processes of structure formation of epoxy composites. Thus, optimal modification of the filler surface with chemically active groups opens up opportunities for targeted control of the properties of composites. У роботі досліджено вплив хімічної природи функціональних груп, іммобілізованих на поверхні наночастинок кремнезему, на фізико-хімічні та механічні властивості епоксидних композитів. Модифікування нанокремнезему аміногрупами (–NH2) повинне сприяти поліпшенню характеристик композиту внаслідок реакційної спорідненості до епоксидних і амінних фрагментів матриці. Натомість метильні групи (–CH?) мали підвищити сумісність з органічною фазою (олеофільність), однак за рахунок хімічної інертності — знизити здатність до взаємодії в полімерній мережі. Експериментально встановлено, що введення 1–4 мас. % немодифікованого нанокремнезему призводить до зниження міцності на стиск, зменшення хімічної стійкості в ацетоні та підвищення крихкості композиту. Водночас показники усадки, термостійкості та стійкості до окисного середовища залишалися незмінними або покращувалися незначною мірою. Модифікація наночастинок кремнезему метильними групами (при наповненні 1–2 мас. %) забезпечувала часткове відновлення міцності на стиск, підвищення термостійкості й пластичності композиту, однак не забезпечувала суттєвого покращення розчинної стійкості чи зменшення усадки. Найвиразніші позитивні ефекти досягнуто при використанні нанокремнезему, модифікованого аміногрупами: спостерігалося істотне підвищення міцності на стиск до рівня або вище, ніж у ненаповненої смоли, збільшення модуля пружності, а також значне покращення стійкості до дії агресивних середовищ, вогнестійкості та зменшення усадки. Мікроскопічні дослідження (оптична мікроскопія, сканувальна електронна мікроскопія, атомно-силова мікроскопія) підтвердили, що введення немодифікованого нанонаповнювача викликає зниження прозорості, появу агломератів та зон неоднорідності. Навпаки, функціоналізація, особливо аміногрупами, забезпечує більш однорідний розподіл частинок у полімерній матриці. Отримані результати підтверджують ключову роль фізико-хімічних властивостей поверхні нанокремнезему у процесах структуроутворення епоксидних композитів. Таким чином, оптимальне модифікування поверхні наповнювача хімічно активними групами відкриває можливості для цілеспрямованого керування властивостями композитів. Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine 2026-02-28 Article Article application/pdf https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/854 10.15407/hftp17.01.106 Chemistry, Physics and Technology of Surface; Vol. 17 No. 1 (2026): Chemistry, Physics and Technology of Surface / Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni; 106-118 Химия, физика и технология поверхности; Том 17 № 1 (2026): Chemistry, Physics and Technology of Surface / Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni; 106-118 Хімія, фізика та технологія поверхні; Том 17 № 1 (2026): Хімія, фізика та технологія поверхні; 106-118 2518-1238 2079-1704 10.15407/hftp17.01 uk https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/854/837 Copyright (c) 2026 Д.Л. Старокадомський, Р.Б. Козакевич, Р.В. Лаврик, О.В. Ситніков, С.В. Севостьянов, М.М. Решетник, Н.В. Сігарьова, О.В. Хора, О.Б. Радченко, Н.С. Бодюл https://creativecommons.org/licenses/by/4.0 |
| spellingShingle | епоксикомпозит нанокремнезем модифікування поверхні міцність на стиск усадка вогнестійкість набухання в ацетоні 55 % Н2О2 мікроскопія Starokadomsky, D.L. Kozakevich, R.B. Lavryk, R.V. Sytnikov, O.V. Sevostyanov, S.V. Reshetnyk, M.M. Sigaryova, N.V. Khora, O.V. Radchenko, O.B. Bodul, N.S. Вплив модифікації поверхні нанокремнезему CH3- І NH2-групами на властивості епокси-кремнеземних композитів |
| title | Вплив модифікації поверхні нанокремнезему CH3- І NH2-групами на властивості епокси-кремнеземних композитів |
| title_alt | The influence of nanosilica surface modifications with CH3- and NH2-groups on the properties of epoxy-silica composites |
| title_full | Вплив модифікації поверхні нанокремнезему CH3- І NH2-групами на властивості епокси-кремнеземних композитів |
| title_fullStr | Вплив модифікації поверхні нанокремнезему CH3- І NH2-групами на властивості епокси-кремнеземних композитів |
| title_full_unstemmed | Вплив модифікації поверхні нанокремнезему CH3- І NH2-групами на властивості епокси-кремнеземних композитів |
| title_short | Вплив модифікації поверхні нанокремнезему CH3- І NH2-групами на властивості епокси-кремнеземних композитів |
| title_sort | вплив модифікації поверхні нанокремнезему ch3- і nh2-групами на властивості епокси-кремнеземних композитів |
| topic | епоксикомпозит нанокремнезем модифікування поверхні міцність на стиск усадка вогнестійкість набухання в ацетоні 55 % Н2О2 мікроскопія |
| topic_facet | epoxy composite nanosilica surface modification compressive strength shrinkage fire resistance swelling in acetone 55 % H2O2 microscopy епоксикомпозит нанокремнезем модифікування поверхні міцність на стиск усадка вогнестійкість набухання в ацетоні 55 % Н2О2 мікроскопія |
| url | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/854 |
| work_keys_str_mv | AT starokadomskydl theinfluenceofnanosilicasurfacemodificationswithch3andnh2groupsonthepropertiesofepoxysilicacomposites AT kozakevichrb theinfluenceofnanosilicasurfacemodificationswithch3andnh2groupsonthepropertiesofepoxysilicacomposites AT lavrykrv theinfluenceofnanosilicasurfacemodificationswithch3andnh2groupsonthepropertiesofepoxysilicacomposites AT sytnikovov theinfluenceofnanosilicasurfacemodificationswithch3andnh2groupsonthepropertiesofepoxysilicacomposites AT sevostyanovsv theinfluenceofnanosilicasurfacemodificationswithch3andnh2groupsonthepropertiesofepoxysilicacomposites AT reshetnykmm theinfluenceofnanosilicasurfacemodificationswithch3andnh2groupsonthepropertiesofepoxysilicacomposites AT sigaryovanv theinfluenceofnanosilicasurfacemodificationswithch3andnh2groupsonthepropertiesofepoxysilicacomposites AT khoraov theinfluenceofnanosilicasurfacemodificationswithch3andnh2groupsonthepropertiesofepoxysilicacomposites AT radchenkoob theinfluenceofnanosilicasurfacemodificationswithch3andnh2groupsonthepropertiesofepoxysilicacomposites AT bodulns theinfluenceofnanosilicasurfacemodificationswithch3andnh2groupsonthepropertiesofepoxysilicacomposites AT starokadomskydl vplivmodifíkacíípoverhnínanokremnezemuch3ính2grupaminavlastivostíepoksikremnezemnihkompozitív AT kozakevichrb vplivmodifíkacíípoverhnínanokremnezemuch3ính2grupaminavlastivostíepoksikremnezemnihkompozitív AT lavrykrv vplivmodifíkacíípoverhnínanokremnezemuch3ính2grupaminavlastivostíepoksikremnezemnihkompozitív AT sytnikovov vplivmodifíkacíípoverhnínanokremnezemuch3ính2grupaminavlastivostíepoksikremnezemnihkompozitív AT sevostyanovsv vplivmodifíkacíípoverhnínanokremnezemuch3ính2grupaminavlastivostíepoksikremnezemnihkompozitív AT reshetnykmm vplivmodifíkacíípoverhnínanokremnezemuch3ính2grupaminavlastivostíepoksikremnezemnihkompozitív AT sigaryovanv vplivmodifíkacíípoverhnínanokremnezemuch3ính2grupaminavlastivostíepoksikremnezemnihkompozitív AT khoraov vplivmodifíkacíípoverhnínanokremnezemuch3ính2grupaminavlastivostíepoksikremnezemnihkompozitív AT radchenkoob vplivmodifíkacíípoverhnínanokremnezemuch3ính2grupaminavlastivostíepoksikremnezemnihkompozitív AT bodulns vplivmodifíkacíípoverhnínanokremnezemuch3ính2grupaminavlastivostíepoksikremnezemnihkompozitív AT starokadomskydl influenceofnanosilicasurfacemodificationswithch3andnh2groupsonthepropertiesofepoxysilicacomposites AT kozakevichrb influenceofnanosilicasurfacemodificationswithch3andnh2groupsonthepropertiesofepoxysilicacomposites AT lavrykrv influenceofnanosilicasurfacemodificationswithch3andnh2groupsonthepropertiesofepoxysilicacomposites AT sytnikovov influenceofnanosilicasurfacemodificationswithch3andnh2groupsonthepropertiesofepoxysilicacomposites AT sevostyanovsv influenceofnanosilicasurfacemodificationswithch3andnh2groupsonthepropertiesofepoxysilicacomposites AT reshetnykmm influenceofnanosilicasurfacemodificationswithch3andnh2groupsonthepropertiesofepoxysilicacomposites AT sigaryovanv influenceofnanosilicasurfacemodificationswithch3andnh2groupsonthepropertiesofepoxysilicacomposites AT khoraov influenceofnanosilicasurfacemodificationswithch3andnh2groupsonthepropertiesofepoxysilicacomposites AT radchenkoob influenceofnanosilicasurfacemodificationswithch3andnh2groupsonthepropertiesofepoxysilicacomposites AT bodulns influenceofnanosilicasurfacemodificationswithch3andnh2groupsonthepropertiesofepoxysilicacomposites |