Синтез и микромеханические свойства полимерных нанокомпозитов на основе оксида графена

Анотація

Вивчено вплив невеликих (≤ 1 ваг. %) домішок термічно відновленого оксиду графену на мікротвердість та кінетику мікровтискання у полімерах двох типів: полістиролі (термопласт з температурою склування T_g ≈ 373 К) та поліефірній смолі (реактопласт, T_g ≈ 300 К). Повзучість нанокомпозитів під індентором при кімнатній температурі описано в межах реологічної триелементної моделі Кельвіна–Фойгта; визначено параметри моделі та вплив на них оксиду графену. В нанокомпозиті полістирол–0,3 ваг. % оксиду графену нерелаксований, релаксований модулі пружності та модуль, що характеризує високоеластичну деформацію, збільшилися відповідно на 11, 40 та 87% у порівнянні з вихідним полістиролом; при цьому зростання мікротвердості склало 38 та 45% для різних серій зразків. Отримані результати вказують на те, що присутність оксиду графену в нанокомпозиті сильно обмежує рухливість молекулярних сегментів. Додання 0,3 ваг. % оксиду графену в поліефірну смолу супроводжувалося підвищенням температури механічного склування смоли не менш ніж на 5 К. Це привело до зміни релаксаційного стану даного полімеру: в той час як при кімнатній температурі поліефірна смола знаходиться в стані еластомеру, нанокомпозит поліефірна смола–0,3 ваг. % оксиду графену виявляє властивості скла. У нанокомпозитах поліефірна смола–склотканина–оксид графену з концентрацією 0,5 та 1 ваг.% оксиду графену зростання мікротвердості при кімнатній температурі склало 20 та 80% у порівнянні з мікротвердістю композита поліефірна смола–склотканина. В інтервалі 77–298 К отримано температурні залежності мікротвердості нанокомпозитів з поліефірною матрицею; виявлено зони температур, в яких мікродеформація композитів має оборотний характер, що пов’язується з формуванням крейзів зі зниженою температурою склування.