danДоклады Национальной академии наук БеларусиDoklady of the National Academy of Sciences of Belarus1561-83232524-2431The Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"10.29235/1561-8323-2020-64-1-103-110dan-860Research ArticleТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИTECHNICAL SCIENCESУпрочнение полиэтилентерефталата при наполнении коротким стекловолокном и многостенными углеродными нанотрубкамиStrengthening of poly (ethylene terephthalate) by filling with short glass fibers and multi-wall carbon nanotubesПесецкийС. С.PesetskiiS. S.

Песецкий Степан Степанович - член-корреспондент, доктор технических наук, профессор, заведующий отделом.

Ул. Кирова, 32а, 246050, Гомель

Pesetskii Stepan S. - Corresponding Member, D. Sc. (Engineering), Professor, Head of the Department.

32-a, Kirov Str., 246050, Gomel

otdel5mpri@tut.byДубровскийВ. В.DubrovskyV. V.

Дубровский Владислав Викторович - научный сотрудник.

Ул. Кирова, 32а, 246050, Гомель

Dubrovsky Vladislav V. - Researcher.

32-a, Kirov Str., 246050, Gomel

vlad.dubrovskii@gmail.comМакаренкоО. А.MakarenkoO. A.

Макаренко Ольга Анатольевна - кандидат технических наук, старший научный сотрудник.

Ул. Кирова, 32а, 246050, Гомель

Makarenko Olga A. - Ph. D. (Engineering), Senior researcher.

32-a, Kirov Str., 246050, Gomel

makarenko-mpri@tut.byИнститут механики металлополимерных систем имени В. А. Белого, Национальная академиянаук БеларусиV.A. Belyi Metal-Polymer Research Institute, National Academy of Sciences of Belarus202020032020641103110Copyright © Песецкий С.С., Дубровский В.В., Макаренко О.А., 20202020Песецкий С.С., Дубровский В.В., Макаренко О.А.Pesetskii S.S., Dubrovsky V.V., Makarenko O.A.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/860

Исследовано влияние гибридного наполнения полиэтилентерефталата (ПЭТ) короткими стеклянными волокнами (СВ) и многостенными углеродными нанотрубками (МУНТ) на статические и динамические механические свойства композитов, а также особенности структуры и текучесть расплавов. Компаундирование материалов осуществляли смешением в расплаве ПЭТ методом реакционной экструзии. Исследуемые композиты содержали от 15 до 60 мас. % СВ, концентрация МУНТ составляла 0,5 и 1,6 мас. %. Показано, что при гибридном наполнении ПЭТ наблюдается синергическое повышение прочности и модулей упругости композитов при растяжении и изгибе, а также динамического модуля сдвига в широком интервале температур. Добавки МУНТ интенсифицируют межфазную адгезию, оказывают нуклеирующее влияние на кристаллизацию связующего, повышают его термостабильность.

The effect of hybrid filling of poly (ethylene terephthalate) (PET) with short glass fibers (GF) and multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs) on the static and dynamic mechanical properties of composites, as well as the structural features and rheological behavior of melts were investigated. Compounding materials was carried out by the PET melt blending with the use of the reaction extrusion method. The studied composites contained from 15 to 60 wt. % GF, the concentration of MWCNTs was 0.5 and 1.6 wt. %. It was shown that the PET hybrid filling led to a synergistic increase in the strength, the elastic modulus and the dynamic shear modulus of composites under tension and bending in a wide temperature range. MWCNT additives intensified interfacial adhesion, had a nucleating effect on the crystallization of the binder, and increased its thermal stability.

полиэтилентерефталаткороткое стекловолокномногостенные нанотрубкигибридное наполнениеpoly (ethylene terephthalate)short glass fibermulti-walled carbon nanotubeshybrid fillingReferencesПесецкий, 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 structural plastics: synergism of reinforcing. Polimemye materialy i tekhnologii = Polymeric Materials and Technologies, 2015, vol. 1, no. 2, pp. 5 (in Russian).Песецкий, С. С. Упрочнение полиамида 6 при гибридном наполнении коротким базальтовым волокном и наноглиной / 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. 47-57.Pesetskii S. S., Bogdanovich S. P., Dubrovskii V. V., Sodyleva T. M., Aderikha V. N., Usova V. N. Morphology and properties of PA6 hybrid composites filled with short carbon fibers and organoclay. Polimemye materialy i tekhnologii = Polymer Materials and Technologies, 2016, vol. 2, no. 3. pp. 47-57 (in Russian). https://doi.org/10.32864/polymmattech-2016-2-3-47-57Clifford, M. J. Fiber reinforced nanocomposites: Mechanical properties of PA6/clay and glass fiber/PA6/clay nanocomposites / M. J. Clifford, T. Wan // Polymer. - 2010. - Vol. 51, N 2. - P. 535-539. https://doi.org/10.1016/j.polymer.2009.11.046Clifford M. J., Wan T. Fibre reinforced nanocomposites: Mechanical properties of PA6/clay and glass fibre/PA6/clay nanocomposites. Polymer, 2010, vol. 51, no. 2, pp. 535-539. https://doi.org/10.1016/j.polymer.2009.11.046Preparation and mechanical properties of injection moulded polyamide 6 matrix hybrid nanocomposite / L. Meszaros [et al.] // Composites Science and Technology. - 2013. - Vol. 75. - P. 22-27. https://doi.org/10.1016/j.compscitech.2012.11.013Meszaros L., Deak T., Balogh G., Czvikovszky T, Czigany T. Preparation and mechanical properties of injection moulded polyamide 6 matrix hybrid nanocomposite. Composites Science and Technology, 2013, vol. 75, pp. 22-27. https://doi.org/10.1016/j.compscitech.2012.11.013Pedrazzoli, D. Silica nanoparticles as coupling agents for polypropylene/glass composites / D. Pedrazzoli, A. Pegoret-ti // Composites Science and Technology. - 2013. - Vol. 76. - P. 77-83. https://doi.org/10.10167j.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. https://doi.org/10.1016/j.compscitech.2012.12.016Mechanical properties of injection-molded carbon fiber/polypropylene composites hybridized with nanofillers / Y. Arao [et al.] // Composites Part A: Applied Science and Manufacturing. - 2013. - Vol. 55. - P. 19-26. https://doi.org/10.1016/j.com-positesa.2013.08.002Arao Y., Yumitori S., Suzuki H., Tanaka T., Tanaka K., Katayama T. Mechanical properties of injection-molded carbon fiber/polypropylene composites hybridized with nanofillers. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, 2013, vol. 55, pp. 19-26. https://doi.org/10.1016/j.compositesa.2013.08.002Improving the interfacial and mechanical properties of short glass fiber/epoxy composites by coating the glass fibers with cellylose nano crystals / A. Asadi [et al.] // Express Polymer Letters. - 2016. - Vol. 10, N 7. - P. 587-597. https://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. https://doi.org/10.3144/expresspolymlett.2016.54Mu^z-Velez, 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. Mu^z-Velez, A. Valadez-Gonzalez, P. J. Herre-ra-Franco // Express Polymer Letters. - 2017. - Vol. 11, N 9. - P. 704-718. https://doi.org/10.3144/expresspolymlett.2017.68Mucoz-Velez 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. https://doi.org/10.3144/expresspolymlett.2017.68Improving fiber/matrix interfacial strength through graphene and graphene-oxide nano platelets / A. Pegoretti [et al.] // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. - 2016. - Vol. 139, N 1. - P. 012004. https://doi.org/10.1088/1757-899x/139/1/012004Pegoretti A., Mahmood H., Pedrazzoli D., Kalaitzidou K. Improving fiber/matrix interfacial strength through graphene and graphene-oxide nano platelets. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 2016, vol. 139, no. 1, pp. 012004. https://doi.org/10.1088/1757-899x/139/1/012004Влияние гибридного наполнения коротким стекловолокном и терморасширенным графитом на структуру и свойства полиэтилентерефталата / В. В. Дубровский [и др.] // Докл. Нац. акад. наук Беларуси. - 2018. - Т. 62, № 1. -С. 120-128. https://doi.org/10.29235/1561-8323-2018-62-1-120-128Dubrovsky V. V., Aderikha V. N., Shapovalov V. A., Pesetskii S. S. Influence of hybrid filling with short glass fibers and thermally expanded graphite on the structure and properties of polyethyleneterephthalate. Doklady Natsional ’noi akademii nauk Belarusi = Doklady of the National Academy of Sciences of Belarus, 2018, vol. 62, no. 1, pp. 120-128 (in Russian), https://doi.org/10.29235/1561-8323-2018-62-1-120-128Effect of hybrid filling with short glass fibers and expanded graphite on structure, rheological and mechanical properties of poly(ethylene terephthalate) / V. V. Dubrovsky [et al.] // Materials Today Communications. - 2018. - Vol. 17. - P. 15-23. https://doi.org/10.1016/j.mtcomm.2018.08.002Dubrovsky V. V., Shapovalov V. A., Aderikha V. N., Pesetskii S. S. Effect of hybrid filling with short glass fibers and expanded graphite on structure, rheological and mechanical properties of poly(ethylene terephthalate). Materials Today Communications, 2018, vol. 17. pp. 15-23. https://doi.org/10.1016/j.mtcomm.2018.08.002Wunderlich, B. Equilibrium melting of flexible linear macromolecules / B. Wunderlich // Polym. Eng. Sci. - 1978. -Vol. 18, N 6. - P. 431-436. https://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. https://doi.org/10.1002/pen.760180603О влиянии коротких стекловолокон на молекулярно-структурные параметры, механические и реологические свойства полиэтилентерефталата / В. В. Дубровский [и др.] // Материалы. Технологии. Инструмент. - 2013. -Т. 18, № 4. - С. 50-57.Dubrovsky V. V., Koval’ V. N., Bogdanovich S. P., Pesetskii S. S. On influence of short glass fibers on molecular and structural parameters, mechanical and rheological properties of poly-ethylene terephthalate. Materialy. Tekhnologii. Instrument [Materials. Technology. Tool], 2013, vol. 18, no. 4, pp. 50-57 (in Russian).

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