Хімія, фізика та технологія поверхні, 2021, 12 (2), 98-103.

Теплова та електрична характеристики композитів полімер/вуглецеві нанотрубки з полівінілбутиральною матрицею



DOI: https://doi.org/10.15407/hftp12.02.098

V. V. Trachevskiy, M. T. Kartel, Wang Bo

Анотація


Бурхливий розвиток сучасної техніки вимагає все нових матеріалів з наперед заданими властивостями. Виникає потреба в матеріалах з надвисокою міцністю, твердістю, іншими характеристиками і спільним поєднанням цих властивостей. Робота спрямована на вирішення проблеми створення полімерних композиційних матеріалів, які поєднують високі фізико-механічні характеристики та тепло- і електропровідність. Наводяться відомості по наповнювачах, застосування яких надає полімерам тепло- та електропровідні властивості. Показані найбільш часто використовувані в складі полімерних композитів наповнювачі, переваги і недоліки кожного з наповнювачів. Встановлено, що використання вуглецевих нанотрубок дозволяє отримати полімерні композити з необхідними експлуатаційними характеристиками. Однією з проблем при використанні наночастинок як модифікаторів реакційноздатних олігомерів є їхній рівномірний розподіл в об'ємі полімерної матриці. Неоднорідність і нерівномірність розподілу дисперсної фази може призводити до виникнення небезпечних дефектів в матеріалі, тому технологія суміщення нанонаповнювача і полімерної матриці відіграє важливу роль. Показана можливість отримання полівінілбутиралю, структурованого вуглецевими нанотрубками, в процесі його синтезу в присутності вуглецевих нанотрубок та розроблені технологічні  умови синтезу In situ. Отримано експериментальні зразки полівінілбутиралю, структурованого вуглецевими нанотрубками, з високими тепло- і електропровідними характеристиками. За оптимальних умов проведення синтезу, у отриманих зразків ПВБ, структурованих вуглецевими нанотрубками, електропровідність композиту збільшується на 5 порядків величини внаслідок високої електропровідності УНТ. Для отриманого ПВБ, структурованого вуглецевими нанотрубками, напруга руйнування значно (на 62 %) збільшуються, а деформація руйнування зменшується приблизно на 38 %. Зменшення деформації руйнування при стискуванні свідчить про збільшення крихкості полімера при включенні УНТ. Показано перспективність синтезу полівінілбутиралю в присутності вуглецевих нанотрубок для отримання композиту з високим рівнем електро- і теплопровідності.


Ключові слова


композитні матеріали; теплопровідність; електропровідність; вуглецеві нанотрубки; полівінілбутираль

Посилання


Pizzi A., Mittal K.L. Handbook of Adhesive Technology, Second Edition, Revised and Expanded. (Marcel Dekker Inc., 2003).

Ebnesajjad S. Handbook of Adhesives and Surface Preparation: Technology, Applications and Manufacturing. (Elsevier, 2010).

Kutsevich K.E., Tyumeneva T.Yu., Petrova A.P. Influence of fillers on properties of adhesive prepregs and PCM on their basis. Aviation Materials and Technologies. 2017. 4(49): 51. [in Russian].

Petrova A.P., Lukina N.F., Pavlyuk B.F., Isaev A.Yu., Besednov K.L. Fillers for conductive adhesives. Novosti materialovedeniya. Nauka i tekhnika. 2017. 5-6(28): 47. [in Russian].

Faddoul R., Reverdy-Bruas N., Bourel J. Silver content effect on rheological and electrical properties of silver pastes. J. Mater. Sci.: Mater. Electron. 2012. 23: 1415.

Zhang D.L., Zha J.W., Li C.Q., Li W.K., Wang S.J., Wen Y., Dang Z.M. High thermal conductivity and excellent electrical insulation performance in double-percolated three-phase polymer nanocomposites. Compos. Sci. Technol. 2017. 144: 36.

Ahmad J., Bazaka K., Anderson L.J., White R.D., Jacob M.V. Materials and methods for encapsulation of OPV: a review. Renewable Sustainable Energy Rev. 2013. 27: 104.

Burger N., Laachachi A., Ferriol M., Lutz M., Toniazzo V., Ruch D. Review of thermal conductivity in composites: mechanisms, parameters and theory. Prog. Polym. Sci. 2016. 61: 1.

Handge U.A., Wolff M.F.H., Abetz V., Heinrich S. Viscoelastic and dielectric properties of composites of poly(vinyl butyral) and alumina particles with a high filling degree. Polymer. 2016. 82: 337.

Taherian R. Experimental and analytical model for the electrical conductivity of polymer-based nanocomposites. Compos. Sci. Technol. 2016. 123: 17.

Kuang Y., Huang B. Effects of covalent functionalization on the thermal transport in carbon nanotube/polymer composites: a multi-scale investigation. Polymer. 2015. 56: 563.

Treacy M.M.J., Ebbesen T.W., Gibson J.M. Exceptionally high Young’s modulus observed for individual carbon nanotubes. Nature. 1996. 381: 678.

Castellino M., Tortello M., Bianco S., Musso S., Giorcelli M., Pavese M., Gonnelli R.S., Tagliaferro A. Thermal and electronic properties of macroscopic multi-walled carbon nanotubes blocks. J. Nanosci. Nanotechnol. 2010. 10: 3828.

Patent UA 15733. Yanchenko V.V., Sementsov Yu.I., Melezhik O.V. A method of obtaining carbon nanomaterials. 2006. [in Ukrainian].

Ukrainian Standard. Carbon nanotubes. TU U 24.103291669-009:2009. 2009. [in Ukrainian].




DOI: https://doi.org/10.15407/hftp12.02.098

Copyright (©) 2021 V. V. Trachevskiy, M. T. Kartel, Wang Bo

 CC By Creative Commons "Attribution" 4.0