danДоклады Национальной академии наук БеларусиDoklady of the National Academy of Sciences of Belarus1561-83232524-2431The Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"10.29235/1561-8323-2018-62-1-120-128dan-496Research ArticleТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИTECHNICAL SCIENCESВЛИЯНИЕ ГИБРИДНОГО НАПОЛНЕНИЯ КОРОТКИМ СТЕКЛОВОЛОКНОМ И ТЕРМОРАСШИРЕННЫМ ГРАФИТОМ НА СТРУКТУРУ И СВОЙСТВА ПОЛИЭТИЛЕНТЕРЕФТАЛАТАINFLUENCE OF HYBRID FILLING WITH SHORT GLASS FIBERS AND THERMALLY EXPANDED GRAPHITE ON THE STRUCTURE AND PROPERTIES POLYETHYLENETEREPHTALATEДубровскийВ. В.DubrovskyVladislav V.

науч. сотрудник

ул. Кирова, 32а, 246050, Гомель

Researcher

32-а, Kirov Str., Gomel

vlad.dubrovskii@gmail.comАдерихаВ. Н.AderikhaVladimir N.

канд. хим. наук, заведующий сектором

ул. Кирова, 32а, 246050, Гомель

Ph. D. (Chemistry), Head of the Department

32-а, Kirov Str., Gomel

vnad@tut.byШаповаловВ. А.ShapovalovVitaly A.

науч. сотрудник

ул. Кирова, 32а, 246050, Гомель

Researcher

32-а, Kirov Str., Gomel

shva.seven@gmail.comПесецкийС. С.PesetskiiStepan S.

член-корреспондент, д-р техн. наук, профессор, заведующий отделом

ул. Кирова, 32а, 246050, Гомель

Corresponding Member, D. Sc. (Engineering), Professor, Head of the Department

32-а, Kirov Str., Gomel

otdel5mpri@tut.byИнститут механики металлополимерных систем им. В. А. Белого Национальной академии наук БеларусиV. A. Belyi Metal-Polymer Research Institute of the National Academy of Sciences of Belarus201805032018621120128Copyright © Дубровский В.В., Адериха В.Н., Шаповалов В.А., Песецкий С.С., 20182018Дубровский В.В., Адериха В.Н., Шаповалов В.А., Песецкий С.С.Dubrovsky V.V., Aderikha V.N., Shapovalov V.A., Pesetskii S.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://doklady.belnauka.by/jour/article/view/496

Исследовано влияние добавок коротких стеклянных волокон (СВ) и терморасширенного графита (ТРГ), вводимых в полиэтилентерефталат (ПЭТ), на механические, в том числе динамические механические, и реологические свойства, а также особенности структуры получаемых композитов. Компаундирование материалов осуществляли смешением в расплаве ПЭТ методом реакционной экструзии при использовании двухшнекового реактора-смесителя с односторонним вращением шнеков и L / D = 40. Исследуемые композиты содержали от 15 до 60 мас. % СВ, а концентрация ТРГ составляла 0,5 и 3,0 мас. %. Показано, что при гибридном наполнении ПЭТ наблюдается синергическое повышение модуля упругости композитов, предельные значения которого превышают 22 ГПа, а также динамического модуля сдвига в широком интервале температур. При введении ТРГ в композиты ПЭТ/СВ повышается кристалличность связующего. Обнаружен эффект аномального снижения характеристической вязкости растворов ПЭТ и повышения текучести расплава композитов при повышенной >30 мас. % концентрации наполнителей, что обусловлено углублением деструкции макромолекул. 

The effect of short glass fibers (GFs) and thermally expanded graphite (TEG), added to polyethyleneterephtalate (PET), on mechanical, including dynamical mechanical, and rheological properties, as well as the structural features of the produced composites is studied. Compounding with the PET melt is realized by reactive extrusion using a co-rotating twin screw extruder-reactor with L / D = 40. Analyzed composites contained from 15 to 60 wt. % of GFs, and the TEG concentration was 0.5 and 3.0 wt. It is found that hybrid filling of PET results in a synergetic increase of the tensile modulus of the composites reaching the values more than 22 GPa, as well as that of the dynamic shear modulus in a wide temperature range. Adding TEG into PET/GF composites increases the degree of binder crystallinity. An effect of an anomalous decrease in the intrinsic viscosity of PET solutions and an increase in the melt flow index of the melt composites observed at higher GF concentrations is attributed to a deeper degradation of polymer. 

полиэтилентерефталаткороткое стекловолокнотерморасширенный графитгибридное наполнениеpolyehtyleneterephtalateshort glass fiberthermally expanded graphitehybrid fillingReferencesПолиэтилентерефталат, 2016: Замки на песке [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://plastinfo.ru/information/articles/557/. – Дата доступа: 20.10.2017.Polyethylenterephthalate 2016: Castles in the sand. Available at: https://plastinfo.ru/information/articles/557/ (accessed 20 October 2017) (in Russian).Injection moulding of long glass fiber reinforced poly(ethylene terephthalate): Influence of carbon black and nucleating agents on impact properties / L. Cilleruelo [et al.] // Express Polymer Lett. – 2012. – Vol. 6, N 9. – P. 706–718. doi.org/10.3144/ expresspolymlett.2012.76Cilleruelo L., Lafranche E., Krawczak P., Pardo P., Lucas P. Injection moulding of long glass fiber reinforced poly(ethylene terephthalate): Influence of carbon black and nucleating agents on impact properties. Express Polymer Letters, 2012, vol. 6, no. 9, pp. 706–718. doi.org/10.3144/expresspolymlett.2012.76О влиянии коротких стекловолокон на молекулярно-структурные параметры, механические и реологические свойства полиэтилентерефталата / В. В. Дубровский [и др.] // Материалы. Технологии. Инструменты. – 2013. – T. 18, № 4. – C. 50–57.Dubrovsky V. V., Koval V. N., Bogdanovich S. P., Peseckii S. S. On influence of short glass fibers on molecular and structural parameters, mechanical and rheological properties of polyethylene terephthalate. Materialy. Tehnologii. Instrumenty = Materials. Technologies. Tools, 2013, vol. 18, no. 4, pp. 50–57 (in Russian).Pesetskii, S. S. Reactive compatibilization in technology of poly(alkylene terephthalate)–based composites: polyester blends, short fiber-filled materials, and nanocomposites / S. S. Pesetskii, V. V. Shevchenko, V. V. Dubrovsky // Multifunctionality of polymer Composites / ed. K. Friedrich, U. Breuer. – Elsievier, Oxford, 2015. – Ch. 9. – P. 302–337. doi.org/10.1016/b978-0- 323-26434-1.00009-xPesetskii S. S., Shevchenko V. V., Dubrovsky V. V. Reactive compatibilization in technology of poly(alkylene terephthalate)–based composites: polyester blends, short fiber-filled materials, and nanocomposites. Friedrich K., Breuer U., ed. Multifunctionality of polymer Composites, Oxford, Elsievier, 2015, ch. 9, pp. 302–337. doi.org/10.1016/b978-0-323-26434- 1.00009-xAwaja, F. Recycling of PET / F. Awaja, D. Pavel // European Polymer Journal. – 2005. – Vol. 41, N 7. – P. 1453–1477. doi.org/10.1016/j.eurpolymj.2005.02.005Awaja F., Pavel D. Recycling of PET. European Polymer Journal, 2005, vol. 41, no. 7, pp. 1453–1477. doi.org/10.1016/j. eurpolymj.2005.02.005An investigation on the rheology, morphology, thermal and mechanical properties of recycled poly(ethylene terephthalate) reinforced with modified short glass fibers / I. Rezaeian [et al.] // Polymer Composites. – 2009. – Vol. 30, N 7. – P. 993–999. doi. org/10.1002/pc.20647Rezaeian I., Jafari S. H., Zahedi P., Nouri S. An investigation on the rheology, morphology, thermal and mechanical properties of recycled poly (ethylene terephthalate) reinforced with modified short glass fibers. Polymer Composites, 2009, vol. 30, no. 7, pp. 993–999. doi.org/10.1002/pc.20647Pegoretti, A. Recycled poly(ethyleneterephthalate) and its short glass fibres composites: effect of hydrothermal aging on the thermo-mechanical behavior / A. Pegoretti, A. Penati // Polymer. – 2004. – Vol. 45, N 23. – P. 7995–8004. doi.org/10.1016/j. polymer.2004.09.034Pegoretti A., Penati A. Recycled poly(ethyleneterephthalate) and its short glass fibres composites: effect of hydrothermal aging on the thermo-mechanical behavior. Polymer, 2004, vol. 45, no. 23, pp. 7995–8004. doi.org/10.1016/j.polymer.2004.09.034Песецкий, С. C. Гибридное микро- и нанонаполнение конструкционных пластиков: синергизм армирующего действия / С. C. Песецкий // Полимерные материалы и технологии. – 2015. – Т. 1, № 2. – С. 5.Pesetskii S. S. Hibrid micro- and nanofilling of plastics: synergism of reinforcing. Polimernye materialy i tehnologii = Polymer materials and Technologies, 2015, vol. 1, no. 2, pp. 5 (in Russian).Cho, J. W. Nylon 6 nanocomposites by melt compounding / J. W. Cho, D. R. Paul // Polymer. – 2001. – Vol. 42, N 3. – P. 1083–1094. doi.org/10.1016/s0032-3861(00)00380-3Cho J. W., Paul D. R. Nylon 6 nanocomposites by melt compounding. Polymer, 2001, vol. 42, no. 3, pp. 1083–1094. doi. org/10.1016/s0032-3861(00)00380-3Pedrazzoli, D. Silica nanoparticles as coupling agents for polypropylene/glass composites / D. Pedrazzoli, A. Pegoretti // Composites Science and Technology. – 2013. – Vol. 76. – P. 77–83. doi.org/10.1016/j.compscitech.2012.12.016Pedrazzoli D., Pegoretti A. Silica nanoparticles as coupling agents for polypropylene/glass composites. Composites Science and Technology, 2013, vol. 76, pp. 77–83. doi.org/10.1016/j.compscitech.2012.12.016Песецкий, С. С. Упрочнение полиамида 6 при гибридном наполнении коротким базальтовым волокном и нано- глиной / С. С. Песецкий, С. П. Богданович, Т. М. Содылева // Докл. Нац. акад. наук Беларуси. – 2017. – Т. 61, № 2. – С. 74–83.Pesetskii S. S., Bogdanovich S. P., Sodyleva T. M. Polyamide 6 reinforcement by hybrid short basalt fiber and organoclay filling. Doklady Natsional’noi akademii nauk Belarusi = Doklady of the National Academy of Sciences of Belarus, 2017, vol. 61, no. 2, pp. 74–83 (in Russian).Морфология и свойства гибридных композитов ПА6 с короткими углеродными волокнами и органоглиной / С. С. Песецкий [и др.] // Полимерные материалы и технологии. – 2016. – Т. 2, № 3. – С. 45–57.Pesetskii S. S., Bogdanovich S. P., Dubrovsky V. V., Sodyleva T. M., Aderiha V. N., Usova V. N. Morphology and properties of PA6 hybrid composites filled with short carbon fibers and organoclay. Polimernye materialy i tehnologii = Polymer materials and Technologies, 2016, vol. 2, no. 3, pp. 45–57 (in Russian).Improving the interfacial and mechanical properties of short glass fiber/epoxy composites by coating the glass fibers with cellylose nanocrystals / A. Asadi [et al.] // Express Polymer Letters. – 2016. – Vol. 10, N 7. – P. 587–597. doi.org/10.3144/expresspolymlett.2016.54Asadi A., Miller M., Moon R. J., Kalaitzidou K. Improving the interfacial and mechanical properties of short glass fiber/ epoxy composites by coating the glass fibers with cellylose nanocrystals. Express Polymer Letters, 2016, vol. 10, no. 7, pp. 587–597. doi.org/10.3144/expresspolymlett.2016.54Munoz-Vulez, M. F. Effect of fiber surface treatment on the incorporation of carbon nanotubes and on the micromechanical properties of a single-carbon fiber-epoxy matrix composite / M. F. Munoz-Vulez, A. Valadez-Gonzalez, P. J. Herrera-Franco // Express Polymer Letters. – 2017. – Vol. 11, N 9. – P. 704–718. doi.org/10.3144/expresspolymlett.2017.68Munoz-Vulez M. F., Valadez-Gonzalez A., Herrera-Franco P. J. Effect of fiber surface treatment on the incorporation of carbon nanotubes and on the micromechanical properties of a single-carbon fiber-epoxy matrix composite. Express Polymer Letters, 2017, vol. 11, no. 9, pp. 704–718. doi.org/10.3144/expresspolymlett.2017.68Wunderlich, B. Equilibrium melting of flexible linear macromolecules / B. Wunderlich // Polym. Eng. Sci. – 1978. – Vol. 18, N 6. – P. 431–436. doi.org/10.1002/pen.760180603Wunderlich B. Equilibrium melting of flexible linear macromolecules. Polymer Engineering and Science, 1978, vol. 18, no. 6, pp. 431–436. doi.org/10.1002/pen.760180603

The authors declare that there are no conflicts of interest present.