В литературе имеется достаточно данных о влиянии наноразмерных наполнителей на физические свойства полимерных нанокомпозитов. Однако влияние типа смолы на свойства нанокомпозитов с многослойными углеродными нанотрубками (МУНТ) изучено недостаточно. В предлагаемой работе исследуется взаимосвязь между свойствами полимера как основного материала нанокомпозита и упрочняющей ролью МУНТ на примере трех распространенных промышленных полимеров: винилэфирная, полиэфирная и эпоксидная смолы. Стандартные образцы для испытаний на растяжение изготавливали из чистых и армированных смол с использованием 0.5 мас. % МУНТ. Согласно полученным результатам, значение модуля упругости винилэфирных и полиэфирных смол при добавлении МУНТ остается неизменным, в то время как модуль упругости эпоксидной смолы увеличивается на 5.6 %. Результаты исследований электрических свойств показали значительный рост электропроводности в присутствии МУНТ для винилэфирных и эпоксидных смол и небольшое ее увеличение для полиэфирной смолы. Исследованы механизмы поведения нанокомпозитов. Методами оптической и сканирующей электронной микроскопии изучены особенности поверхностей излома и механизмов разрушения нанокомпозитов.

Ключевые слова: многостенные углеродные нанотрубки, полимерные нанокомпозиты, механические свойства, электрические свойства

 

Mechanical and electrical properties of multiwalled carbon nanotube nanocomposites with different resin matrices

Researchers have investigated the effects of different nanoenhancers on the physical properties of polymer-based nanocomposites. However, the effect of resin type on the properties of nanocomposites reinforced by multiwalled carbon nanotube (MWCNT) has not been studied very well. This study aims to understand the link between the nature of polymer as the base material for nanocomposite and the reinforcement role of MWCNT. Three common polymers, with high industrial applications, namely vinyl ester, polyester and epoxy were chosen. The standard tensile specimens were prepared for both neat and reinforced resins using 0.5 wt % of MWCNTs. The results indicated that while for the vinyl ester and polyester resins there was no improvement in the elastic modulus, for the epoxy resin the elastic modulus increases by 5.6% with addition of MWCNT. On the other hand, the electrical test results showed that electrical conductivity was greatly increased in the presence of MWCNT, for both vinyl ester and epoxy resins. But for the polyester resin, little improvement was observed with the addition of MWCNT. The mechanisms causing this trend were investigated. Moreover, several optical microscopy and scanning electron microscopy images were taken from the fracture surfaces to evaluate the surface features and fracture mechanisms.

Keywords: multiwalled carbon nanotubes, polymer-based nanocomposites, mechanical properties, electrical properties

S. Samankan, M.R. Ayatollahi, S. Shadlou  Механические и электрические свойства нанокомпозитов с различными матрицами на основе смол, наполненных многостенными углеродными нанотрубками // Физ. мезомех. - 2020. - Т. 23. - № 5. - С. 104-110