office@icp.ac.ru
+7 496 522-51-64
|
Полисульфон (PSU) представляет собой высокоэффективный технический термопласт, демонстрирующий отличные механические свойства даже при повышенных температурах из-за высокой температуры стеклования. Он находит широкое применение во многих областях: в медицине, где требуется автоклавная и паровая стерилизация; в пищевой промышленности, в технологическом оборудовании, а также в электрических и электронных компонентах , демонстрируя отличную термостойкость и часто являсь перспективной альтернативой поликарбонату. Целью настоящего исследования было использование силановой обработки предварительно нагретого стекловолокна (GF) для изучения полученных свойств композита на основе PSU. В данной работе была изучена химическая структура поверхности стеклянных волокон, в том числе силанизированных. Путем пропитки силанизированного стекловолокна раствором полисульфона получены высокоэффективные термостойкие композиты. Термическая стабильность поученных композитов, продемонстрировали стабильность механических свойств композитов до 200 °С. Изучено влияние модификации поверхности стекловолокон на физико-механические и теплофизические свойства композиционных материалов. Выявлены механизмы, обеспечивающие улучшение межфазного взаимодействия стекловолокна с полимерной матрицей после термической и химической обработки стекловолокна. В результате исследования установлено, что соотношение волокна к полимеру 70/30 мас.% демонстрирует наилучшие механические свойства для композитов, армированных предварительно термообработанными и силанизированными стекловолокнами. Установлено, что химическая обработка стекловолокон силанами позволяет повысить механические свойства в 1,5 раза по сравнению с композитами, армированными исходными волокнами. Установлено, что использование силанового связующего позволяет повысить термостабильность композитов. Таким образом, исследование выявило механизмы, улучшающие межфазное взаимодействие между стекловолокнами и полимерной матрицей. Показано, что увеличение адгезии происходит как за счет равномерного распределения полимера по поверхности стекловолокон, так и за счет улучшения смачиваемости волокон полимером. В межфазной области формировалась взаимопроникающая сетка, обеспечивающая химическую связь между функциональными группами на поверхности стекловолокна и полимерной матрицей, образовавшейся в результате обработки поверхности стекловолокна силанами.  Работа выполнена учеными ФИЦ ПХФ и МХ РАН: Шульга Ю.М. из группы спектроскопии и наноматериалов и Кабачков Е.Н. из лаборатории инженерии материалов для твердотельных устройств, при участии ученых из других центров исследований:
Sherif G., Chukov D.I., Tcherdyntsev V.V., Stepashkin A.A., Zadorozhnyy M.Y., Shulga Y.M., Kabachkov E.N. Surface Treatment Effect on the Mechanical and Thermal Behavior of the Glass Fabric Reinforced Polysulfone. //Polymers, v. 16, N.6, p.864-862, 2024 Q1, IF = 5,0 |
Полисульфон (PSU) представляет собой высокоэффективный технический термопласт, демонстрирующий отличные механические свойства даже при повышенных температурах из-за высокой температуры стеклования. Он находит широкое применение во многих областях: в медицине, где требуется автоклавная и паровая стерилизация; в пищевой промышленности, в технологическом оборудовании, а также в электрических и электронных компонентах , демонстрируя отличную термостойкость и часто являсь перспективной альтернативой поликарбонату.
Целью настоящего исследования было использование силановой обработки предварительно нагретого стекловолокна (GF) для изучения полученных свойств композита на основе PSU.
В данной работе была изучена химическая структура поверхности стеклянных волокон, в том числе силанизированных. Путем пропитки силанизированного стекловолокна раствором полисульфона получены высокоэффективные термостойкие композиты. Термическая стабильность поученных композитов, продемонстрировали стабильность механических свойств композитов до 200 °С. Изучено влияние модификации поверхности стекловолокон на физико-механические и теплофизические свойства композиционных материалов. Выявлены механизмы, обеспечивающие улучшение межфазного взаимодействия стекловолокна с полимерной матрицей после термической и химической обработки стекловолокна. В результате исследования установлено, что соотношение волокна к полимеру 70/30 мас.% демонстрирует наилучшие механические свойства для композитов, армированных предварительно термообработанными и силанизированными стекловолокнами. Установлено, что химическая обработка стекловолокон силанами позволяет повысить механические свойства в 1,5 раза по сравнению с композитами, армированными исходными волокнами. Установлено, что использование силанового связующего позволяет повысить термостабильность композитов.
Таким образом, исследование выявило механизмы, улучшающие межфазное взаимодействие между стекловолокнами и полимерной матрицей. Показано, что увеличение адгезии происходит как за счет равномерного распределения полимера по поверхности стекловолокон, так и за счет улучшения смачиваемости волокон полимером. В межфазной области формировалась взаимопроникающая сетка, обеспечивающая химическую связь между функциональными группами на поверхности стекловолокна и полимерной матрицей, образовавшейся в результате обработки поверхности стекловолокна силанами.
Работа выполнена учеными ФИЦ ПХФ и МХ РАН: Шульга Ю.М. из группы спектроскопии и наноматериалов и Кабачков Е.Н. из лаборатории инженерии материалов для твердотельных устройств, при участии ученых из других центров исследований:
- Технология производства и механическое проектирование, инженерный факультет, Университет Миниа, Египет
- Лаборатория функциональных полимерных материалов, Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС», Москва, Россия
- Центр проектной деятельности, Московский политехнический университет, Москва, Россия
- Институт физики твердого тела имени Ю.А. Осипьяна РАН, Черноголовка, Россия
Sherif G., Chukov D.I., Tcherdyntsev V.V., Stepashkin A.A., Zadorozhnyy M.Y., Shulga Y.M., Kabachkov E.N. Surface Treatment Effect on the Mechanical and Thermal Behavior of the Glass Fabric Reinforced Polysulfone. //Polymers, v. 16, N.6, p.864-862, 2024 Q1, IF = 5,0