Nanokompozitlər

Fig. 1. Flow curves of the initial CEH (a) and CEH+5 mass.% CTL (b) at various temperatures: o – 190, x – 210, • -230 and ▲ – 2500C.

POLİMER ƏSASLI METAL VƏ YARIMKEÇİRİCİ NANOKOMPOZİTLƏRİN ELEKTRON- FƏZA QURULUŞU VƏ SPEKTROSKOPİK XÜSUSİYYƏTLƏRİ (Təcrübi faktlar, nəzəri modellər və perespektivlər) – презентация

Презентация на тему: ” POLİMER ƏSASLI METAL VƏ YARIMKEÇİRİCİ NANOKOMPOZİTLƏRİN ELEKTRON- FƏZA QURULUŞU VƏ SPEKTROSKOPİK XÜSUSİYYƏTLƏRİ (Təcrübi faktlar, nəzəri modellər və perespektivlər)” — Транскрипт:

1 POLİMER ƏSASLI METAL VƏ YARIMKEÇİRİCİ NANOKOMPOZİTLƏRİN ELEKTRON- FƏZA QURULUŞU VƏ SPEKTROSKOPİK XÜSUSİYYƏTLƏRİ (Təcrübi faktlar, nəzəri modellər və perespektivlər) N.S.NƏBİYEV

3 Образование нанокристаллов ZnS в ходе реакции полимеризации норборненовых мономеров. ROMP реакция метатезиса с раскрытием цикла, Ph фенильный остаток, Me метильный, Bu бутильный.

4 Əksər tədqiqatlarda, polimer komponentə nanozərrəciklərin alınması və stabilləşməsi üçün əlverişli olan mühit kimi üçün üstünluk verilir. Bəzən hazır polimer mühitində nanohissəciklər alınir və stabilləşdirilir, bir cox hallarda isə nanoquruluşların alinması və polimerləşmə prosesi paralel aparılir. Bu zaman polimer –nanoquruluş qarşılıqlı təsirinin yalnız nanoquruluşların meydanaçıxması və stabilləşməsi prosesində rol oynadığı qəbul edilir. Polimer komponent elə seçilir ki, nanozərrəciyin tədqiq edilən əsas xassəsinə tolerantlı olsun, kimyəvi çevrilməsinə, aşınmasına və koaqulyasiya edərək həcmi materiala çevrilməsinə imkan yaratmasın. Polimerin passiv daşıyıcı- matris, nanozərrəciyin nanokompozitin xassələrinin mənbəyi qəbul edildiyi bu yanaşma şərti olaraq primitiv polimer+ metal;-yarımkeçirici nanokompozit məsələsi adlandırıla bilinər. Bir çox tədqiqatlarda isə, yarımkecirici nanokristallarda meydana çıxan eksitonların ğücləndirilməsi və ya müxtəlif intervallarda elektromaqnit dalğalarının rezanans udulmasını təmin etmək üçün fərqli lokal dielektrik nufuzluqlarına malik polimer-metal- yarımkeçirici tərkibli nizamlı quruluşların əldə edilməsinə çalışılır. Bilindiyi kimi, həcmi yarımkeciricilərdə və yarımkeçirici- yarımkecirici heteroquruluşlarda meydana çıxan eksitonlar kiçik rabitə enerjisinə, böyük effektiv ölçüyə malik olurlar. Bunun əsas səbəblərindən biri yarımkeciricilərdə dielektrik nufuzliğunun 10-dan böyük olmasıdır. Kiçik dielektrik nufuzluğuna malik polimerlərin iştirakı ilə yaranan yarımkecirici-polimer nanokompozitlərində elektron və deşik arasında qarşılıqlı təsiri gücləndirmək olar.

5 Kulon qarşılıqlı təsiri mühəndisliyi adıyla 70-ci illərdə nəzəri olaraq təklif olunan bu effekt quvvə xətlərinin dielektrik laydan kecməsi hesabına qarşılıqlı təsirin ğüclənməsinə əsaslanır. Bu məsələ primitiv polimer-yarımkeçirici nanokompozit masələsindən daha mürəkkəbdir. Bu məqsədlər üçün yararlı olacaq nanokompozitlər polimer mühitlə əhatə olunmuş yarımkecirici nanotəbəqələr və ya nanoborulardan təşkil olunmalıdır. Bu zaman vacibdir ki, nanoquruluşların həm özlərinin həm də onların nanokompozit daxilində paylanma bircinsliyi gözlənilən effektin müsahidəsinə imkan verəcək səviyyədə olsun. Bu tələblərə cavab verən nanokompozitlərin əldə edilmə texnologiyasının işlənib hazırlanmasının yaxin illərdə başa çatacağı ğözlənilir. Təbii və ya süni polimerlərin yarımkeçiriçi nanozərrəciklərlə komplekslərinin canlı orqanizmlərin həyat fəaliyyətinin müxtəlif sahələrini tədqiqində istifadə edilməsi nümunələri, bu sistemlərin tibbdə tətbiqinin də böyük gələcəyinin olacağını söyləməyə əsas verir. Belə sistemlərdə yarımkeçirici komponent, bir qayda olaraq, fiziki xassələrinə əsasən nişanlanma, təsbit olunma rolunu üstənərək, polimerlərin iştirakı ilə canlı orqanizmlərdə baş verən prosesləri izləmək və idarə etmək imkanı yaradır. Bu zaman əsas funksional rol polimerlərin olduğundan, yarımkecirici nanokomponentin lazımi fiziki xassəyə, məsələn, lyümensensiya və ya fosforesensiya xassəsinə malik olması, eləcə də canlı toxumalara qarşı aqressiv olmaması kifayətdir. Qeyd edilən hər bir istiqamətdə uğurların qazanılması üçün, ilk növbədə, nanokompozitlərin quruluş- xassə məsələləri həll edilməlidir. Bu məsələnin həlli isə, öz növbəsində, təcrübi tədqiqat üsulların tətbiqi ilə yanaşı nəzəri modellərin qurulmasını tələb edir. Təcrübi faktları sistemli şəkildə izah edərək nanokompozitlərin atom-molekul səviyyəsində quruluş-xassə əlaqəsinin aydınlaşdırmağa imkan verən modellər molekulyar mexanika, molekulyar dinamika və kvant kimyası metodları əsasında qurula bilinər.

6 Способы получения нанокомпозитов (Примитивная полимер-наночастицная задача) 1. Неорганические наночастицы и полимер синтезируют раздельно, затем наночастицы диспергируют в полимере (его растворе или расплаве); 2. Неорганические наночастицы и полимер синтезируют раздельно, после чего полимер прививают к неорганическому ядру; 3. На неорганических наночастицах, полученных предварительно, проводят гетерофазную полимеризацию органического мономера; 4. Неорганические наночастицы синтезируют в растворе полимера (синтез in situ); 5. Совмещают синтез неорганических наноструктур с полимеризацией органического мономера

7 наночастицы должны иметь узкое распределение по размерам; типичные (линейные) размеры наночастиц и средние расстояния между наночастицами, диспергированными в полимерной матрице, не должны сильно отличаться от радиуса инерции макромолекул; Модификация полимерных матриц является эффективной при выполнении некоторых наложенных условий: наночастицы должны иметь узкое распределение по размерам – ; типичные (линейные) размеры наночастиц и средние расстояния между наночастицами, диспергированными в полимерной матрице, не должны сильно отличаться от значений величин радиусов инерций макромолекул – ; взаимодействие наночастица-матрица должно быть оптимальным для того, чтобы обеспечить возможность их диспергирования и последующую иммобилизацию в матрице, и предотвратить агрегацию наночастиц при обработке материала или его длительном хранении -.

8 Взаимодействие полимер-наночастицы влияют на структурные, динамические, термодинамические и реологические свойства полимерной матрицы, а следовательно, на свойства полимерного нанокомпозиционного материала. Варианты решений: А 1. Необходимо атомистическое моделирование ab initio или с уточненными силовыми полями. 2. Полученные результаты необходимо использовать для параметризации моделей низкого разрешения (coarse-grained) 3. Полученные результаты необходимо использовать в моделях с теоретическими силовыми полями для оценки микроструктуры материалов. 4. Микроструктуру необходимо использовать в макроскопических моделях для определения объемных свойств материалов. [Soft Materials. Structure and Dynamics. Ed. A.G. Marangoni and J. R. Dutcher. CRC Press 2004] Б 1. Нужно двигаться от молекулярных масштабов (методы молекулярной динамики, Монте-Карло, квантово-химическое моделирование) 2. К микромасштабам (Броуновская динамика, диссипативная динамика частиц, Больтцмановскиерешетки, динамический метод Гинзбурга-Ландау, метод динамических функционалов плотности) 3. Далее к мезошкалам и макрошкалам (микромеханика, эквивалентно-континуальные и самосогласованные приближения, методы конечных элементов). [Zeng, Q. H., Yu, A. B., Lu, G. Q. // PROGRESS IN POLYMER SCIENCE 2008 V.33 Iss. 2 P

13 Источники отличия магнитных свойств ннаноструктур от массивного материала. 1.Размерные эффекты, 2. Влияние поверхности, образующих наноструктуру кластеров, 3.Межкластерные взаимодействия 4. Взаимодействия кластера с матрицей 5. Межкластерная организация. Свойства 1.Суперпарамагнетизм ( Особенности сохранение магнитного упорядочения ниже точки Кюри) который проявляется при размерах магнитных кластеров 1-10 нм 2. Магнитную однодоменность нанокластеров и наноструктур вплоть до 20 нм 3.Намагничивания, чувствительны не только к характеру магнитного упорядочения кластера, но и к его размеру, форме магнитной анизотропии, 4. Эффекты магнитного квантового туннелирования, при которых намагниченность меняется скачками, подобно эффектам одноэлектронной проводимости, 5. Эффекты гигантского магнетосопротивления (значительное уменьшение сопротивления наноматериала при действии магнитного поля ) 6. Магнитные фазовые переходы первого рода в нанокластерах и наноструктурах, когда магнитное упорядочение в наносистеме исчезает скачком и наносистема переходит в парамагнитное состояние, минуя суперпарамагнитное состояние,

16 а) PEYS+Fe 4 O 4 SS 5ml, б) PEYS +Fe 3 O 4 SS 10ml, с) PEYS +Fe 3 O 4 SS 15ml а) б) с)

17 PVDF+ Fe 3 O 4 nanokompozisiyasının AQM skanları a) 4dər/dəq b) 2000dər/dəq а) в)

18 Nanokompozisiyaların xüsusi maqnitlənməsi 1. PEYS +5 %Fe 3 O 4 2. PEYS +10%Fe 3 O 4 3. PEYS +15% Fe 3 O 4 Kompozisiyanın histerezis əyrisi PEYS +20%həcm.miqd. Fe 3 O 4

19 1.Металлические наночастицы, линейные размеры которых порядка нм, обладают оптическими резонансами еффектами в видимой области спектра. 2.Спектральное положение и вид этих резонансов зависят от материала и формы частиц. 3. Добротность резонансов может доходить до 30, что определяет такое же увеличение действующего на частицу поля по сравнению с полем падающей световой волны. 4.Эффективность вызываемых светом нелинейных процессов в области нахождения частицы повышается из-за этого на много порядков. Возможно манипулировать резонансами металлических наночастиц действием окружение 5. Окружение металлических наночастиц действует на их плазменные колебания по двум причинам. Первая, электродинамическая, обусловлена поляризацией полем частиц прилегающих к ним сред. Величина этого действия,”смягчающего жесткость осцилляций”, определяется диэлектрической проницаемостью и геометрией как наночастиц, так и их окружения. Электродинамическое действие вызывает “красное смещение” плазменного резонанса, оценивается легко для случая шаровой металлической наночастицы в диэлектрической среде. Вторая причина влияния прилегающей среды связана с релаксацией плазменных колебаний на контакте металлических наночастиц со средой. Известно в отражении света от границ металлов и диэлектриков экспериментально обнаруживаются заметные несоответствия формулам Френеля, что указывает на недостаточность диэлектрического формализма для описания поля около резких границ раздела сред. На оптические свойства металлических наночастиц может заметно повлиять адсорбция на них молекул. 6.Зависимость электропроводности от концентрации наполнителя при разных размерах.Установлено, что перед созданием безпрерывного бесконечного кластера с непосредственным контактом наночастиц, создается проводящий кластер с транспортом носителей путем прыжкового переноса, 7. В полупроводниках изменение размера кластера приводит к сдвигу энергии поглощения и люминесценции оптического излучения полупроводниковых нанокластеров.

23 PVDF +30%həcm.miqCdS 1.β1=2000dər/dəq 2. β2=20dər/dəq, 3. β3=2dər/dəq PEYS+30%həc.miq CdS 1.β1=2000dər/dəq, 2. β2=20dər/dəq, 3. β3=2dər/dəq

24 Рис Спектры фотолюминесценции и нанокомпозиций : 1- ПВДФ (50 кГр)+ZnS (0,1 М); 2-ПВДФ (50 кГр)+ZnS (0,5 М); 3-ПВДФ (50 кГр)+ZnS (1 М).

25 2.Təmiz PVDF-in həyəcanlanma və şüalanma (lüminessensiya) spektri ex_pvdf_ex_356 em_pvdf_ex_290

26 3. R34_1% polimer nanokompozitinin həyəcanlanma və şüalanma (lüminessensiya) spektri ex_R34_1% _em540 em_R34_1% _ex478

27 4. PP+ZnS polimer nanokompozitinin həyəcanlanma və şüalanma (lüminessensiya) spektri _ PP+ZnS _em376em_ PP+ZnS _ex240

28 ex_ PP+Ag2S _em495 em_ PP+Ag2S _ex PP+Ag2S polimer nanokompozitinin həyəcanlanma və şüalanma (lüminessensiya) spektri

29 em_ PP+Ag2S _ex240

30 7. PP+CdS polimer nanokompozitinin həyəcanlanma və şüalanma (lüminessensiya) spektri Em 384 nm PP+CdS

Nanokompozitlər

YeniləMə Tarixi: 19 Mart 2023

Nanotube vs Nanocomposite – Fərq nədir? – FəRq

MəZmun

• İsim kimi nanoborular və nanokompozitlər arasındakı fərq
• Nanoboru
• İngilis dili
• isim
• Sinonimlər
• Həmçinin bax
• Anaqramlar
• Nanokompozit
• İngilis dili
• isim

İsim kimi nanoborular və nanokompozitlər arasındakı fərq

nanoborular karbon nanoborucuqlarının (kimyəvi) qısaldılmasıdır; fulleren strukturu və diametri təxminən 1 və ya 2 nanometr olan boru şəklində karbon molekulu, nanokompozit isə bir və ya bir neçə komponenti nanohissəciklərin bir forması olan hər hansı bir kompozit materialdır; daha tez-tez polimer matrisinə daxil edilmiş karbon nanoborucuqlarından ibarətdir.

Nanoboru

İngilis dili

(Karbon nanoborular)

isim

Sinonimlər

(Karbon molekulu) * Buckytube * Karbon Nanoboru

Rheological properties of nanocomposites based on bifunctional clinoptilolite and ethylene/hexene copolymer Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

VISCOSITY / SHEAR RATE / SHEAR STRESS / NANOCOMPOSITES / POLYMER MELT / CLINOPTILOLITE / ВЯЗКОСТЬ / СКОРОСТЬ СДВИГА / НАПРЯЖЕНИЕ СДВИГА / НАНОКОМПОЗИТЫ / РАСПЛАВ ПОЛИМЕРА / КЛИНОПТИЛОЛИТ / öZLüLüK / YERDəYIşMə SüRəTI / YERDəYIşMə GəRGINLIYI / NANOKOMPOZITLəR / POLIMER əRINTISI / KLINOPTILOLIT

Аннотация научной статьи по наукам о Земле и смежным экологическим наукам, автор научной работы — Bayramova I.V.

Приводятся результаты исследования влияния температуры и напряжения сдвига на реологические свойства сополимера этилена с гексеном и его наполненных клиноптилолитом нанокомпозитов . Реологические измерения проводились в температурном диапазоне 190-2500С. Изучена зависимость скорости сдвига от напряжения сдвига , эффективной вязкости расплава от скорости сдвига , зависимости вязкости расплава от температуры в аррениусовских координатах. Использование универсальной температурно-инвариантной характеристики вязкостных свойств нанокомпозитов позволило путем экстраполяции в область высоких скоростей сдвига производить приближенные расчеты эффективной вязкости , близкой к условиям их переработки методами экструзии и литья под давлениемThe results of a study of the influence of temperature and shear stress on the rheological properties of ethylene/hexene copolymer and its clinoptilolite-filled nanocomposites are presented. Rheological measurements were carried out in the temperature range of 190-2500C. The dependence of shear rate on shear stress , effective melt viscosity on shear rate , and melt viscosity on temperature in Arrhenius coordinates is studied. Using the universal temperature-invariant viscosity characteristics of nanocomposites allows to make approximate calculations of effective viscosity close to the conditions of their processing by extrusion and injection molding by extrapolation to the region of high shear ratesTemperaturun və yerdəyişmə gərginliyinin etilenin heksen ilə birgəpolimerinin və onun klinoptilolit ilə doldurulmuş nanokompozitlərinin reoloji xassələrinə təsirinin tədqiqinin nəticələri təqdim olunur. Reoloji ölçmələr 190-2500С temperatur diapazonunda həyata keçirilmişdir. Yerd\yişmə sürətinin yerdəyişmə gərginliyindən, ərintinini effektiv özlülüyünün yerdəyişmə sürətindən, arrenius koordinantlarında ərintinin özlülüyünün temperaturdan asılılığı öyrənilmişdir. Nanokompozitlərin özlülük xassələrinin universal temperatur-invariant xüsusiyyətlərinin istifadəsi yüksək yerdəyişmə sürətləri sahəsinə ekstrapolyasiya yolu ilə onların ekstruziya və təzyiq altında tökmə üsulları ilə emal şəraitiniə yaxın effektiv özlülüyünün təqribi hesablamalarını həyata keçirməyə imkan verir

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по наукам о Земле и смежным экологическим наукам , автор научной работы — Bayramova I.V.

Rheological characteristics of nanocomposites on the basis of polypropylene and clay
Strength and rheological properties of three-component polymer blends based on polyolefins

Metal-containing nanocomposites on the basis of isotactic polypropylene and ethylene-propylene-diene rubber

The fractal model of nanocomposites polypropylene/carbon nanotubes melt viscosity
Zinc-containing nanocomposites on the basis of high pressure polyethylene
i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Rheological properties of nanocomposites based on bifunctional clinoptilolite and ethylene/hexene copolymer»

ISSN 2522-1841 (Online) ISSN 0005-2531 (Print)

RHEOLOGICAL PROPERTIES OF NANOCOMPOSITES BASED ON BIFUNCTIONAL CLINOPTILOLITE AND ETHYLENE/HEXENE COPOLYMER

Institute of Polymer Materials, NAS of Azerbaijan

Received 20.06.2019 Accepted 02.10.2019

The results of a study of the influence of temperature and shear stress on the rheological properties of ethylene/hexene copolymer and its clinoptilolite-filled nanocomposites are presented. Rheological measurements were carried out in the temperature range of 190-2500C. The dependence of shear rate on shear stress, effective melt viscosity on shear rate, and melt viscosity on temperature in Arrhenius coordinates is studied. Using the universal temperature-invariant viscosity characteristics of nanocomposites allows to make approximate calculations of effective viscosity close to the conditions of their processing by extrusion and injection molding by extrapolation to the region of high shear rates.

Keywords: viscosity, shear rate, shear stress, nanocomposites, polymer melt, clinoptilolite.

With the development of modern industry, an increasing need arises in new and high-quality polymer composite materials designed for use in harsh extreme conditions. Various types of polymers produced in the polymer industry have fairly good physico-mechanical properties due to which they can be processed on high-performance equipment. However, the development of such industries as aviation, shipbuilding, engineering, military and space dictate the need to create new types of polymer materials capable of working in harsh extreme operating conditions. To this end, various methods are being used to modify the structure and properties of polyolefins, allowing to any extent to approach the implementation of the task [14]. The most common are modification methods such as plasticization, the introduction of thermal and light stabilizers, various types of polymer and mineral fillers, mixing polymer with polymer, physical and chemical crosslinking etc. Over the past 10 years, there has been a significant increase in interest in the use of ultrafine mineral fillers of the nanoscale level, which have made it possible to make a significant breakthrough in the direction of creating durable, heat- and thermo-stable, light and chemical-stable composite materials. Despite

the successes achieved in this direction, research aimed at studying the processability of nanocomposite materials is very limited. An important attribute that determines the ability of a polymer to be processed by injection molding and extrusion methods is their comprehensive rheological studies over a wide range of temperatures and shear stresses [5-8].

Therefore, the aim of this work is to study the rheological features of the behavior of the melt of nanocomposites depending on the filler concentration, temperature, and shear stress.

As the polymer matrix was used ethy-lene/hexene-1 copolymer (CEH) of the PE6438R brand, characterized by the following properties: density – 0.932 g/cm , breaking stress – 37.4 MPa, elongation at break – 810%, flexural modulus – 712 MPa, melting temperature –

1270C, Vicat softening temperature -1150C, melt flow index (MFI) – 5.12 g/10 min, crystallinity degree – 75%.

Clinoptilolite (CTL) of the Aydag deposit of Azerbaijan, whose typical oxide formula is (Na2K2)OAl2O3-10SiO2-8H2O, and the probable crystalline one is Ca4,5Al9SiO24O72. The finely dispersed CTL was presented by the Institute of Geology and Geophysics of the National Academy of Sciences of Azerbaijan.

CTL nanoparticles were obtained in an A-11 analytical mill at a maximum speed of 30.000 rpm.

The size of the nanoparticles was determined on an instrument of the STA PT1600 Linseiz model (Germany) and was 20-110 nm.

Polymer nanocomposites based on CEH and CTL were obtained by mixing on rollers at a temperature of 1700C. After melting of CEH on rollers CTL was added in portions for 8 minutes. On the basis of the obtained polymer composite, 2 mm thick plates were pressed at a temperature of 1900C, the exposure time under pressure was 30 minutes. Under a pressure of 90 MPa, the temperature of the pressed plate was reduced to 1300C. On the basis of the obtained plate, blades were cut to determine the breaking stress and elongation of the samples in accordance with GOST 11262-80.

Heat resistance was determined by the method of Vicat.

Rheological studies of polymer materials were carried out on a MELT FLOW TESTER, CEAST MF50 capillary rheometer (INSTRON, Italy) in the temperature range of 170-2300C and in the load range of 2.16-21.6 kg, the ratio of nozzle length to capillary diameter is 24.

Results and its discussion

Rheology is not only the theoretical basis for the processing of polymers, but also allows you to get quite complete information about the behavior of the melt in the material cylinder. The study of this issue becomes even more relevant when it comes to optimizing the technological regime of processing polymer composites into specific types of products. In practice, as a rule, they are limited to using such a characteristic of the rheology of polymers as the melt flow index (MFI), which basically allows us to distinguish between technological methods of their processing. But this indicator does not at all reveal the rheological features of the composite melt close to the actual processing conditions by extrusion and injection molding.

Therefore in this work, on the example of CEH and the natural mineral CTL, we considered the rheological features of the melt flow of

nanocomposites in the temperature range of 190-2500C and a load in the range of 2.16-21.6 kg. It should be noted that nanoparticles, in contrast to conventional dispersed fillers, are characterized by a very developed surface, which allows them to interact with the macromolecule macrosegments at the molecular level. Research on the rheological properties of nanocomposite polymer materials, conducted over the years under the leadership professor N.T.Kakhramanov, allowed to obtain a reliable picture of the nature of the melt flow of various types of composite materials [3, 9]. Studies conducted in this direction hermit to predict the behavior of a polymer material in a viscous-fluid state. In a number of works, we have shown that nanoparticles in the composition of the polymer matrix radically change the nucleation mechanism. This circumstance is explained by the fact that in the melt of nanocomposites along with homogeneous, heterogeneous nucleation centers are formed. There is reason to believe that the microstructure of the polymer matrix in the presence of nanosized particles is fundamentally different from the structure formed by ordinary fine-dispersed fillers. This is due to the fact that nanoparticles interact with macrochains of the polymer matrix somewhat differently than larger particles, since the distance at which this contact occurs is commensurate with the size of the nanoparticles [10].

Figure 1 (a, b) shows the flow curves of the melt of the initial CEH and CEH + 5 mass % CTL nanocomposite. The choice of this particular composite was due to the fact that we had previously established the sheer fact of maximum strength indicators at this filler concentration [11]. As can be seen from this Figure, the flow curves have a straight-line relationship, indicating that in the range of temperatures and shear stresses there are no fields of the largest and smallest Newtonian region. According to the Frenkel-Eyring theory, in this straight-line section, the rate of formation of macrosegment associates is equal to the rate of their destruction [8]. From Figure 1b, it can be established that in the temperature and shear stress range under consideration, the shear rate of the CEH + 5mass.% CTL nanocomposite is

comparatively higher than that of the initial CEH by 1.7-2.4 times. Such a significant increase in the shear rate at the same fixed values of shear stress and temperature indicates that natural minerals contain nanoclay with a layered structure. As we noted earlier [8-10], the interlayer space of nanoclay contains polar liquids, glycerin, and surfactants. In the process of thermo-mechanical action on the composite melt, macrosegments of polymer macromole-cules intercalate into the interlayer space of nanoclay with its subsequent decay, i.e. “exfoliation” of layer structures into smaller formations. In the process of exfoliation of nanoparti-cles, polar liquids present in the interlayer space migrate to the melt and like lubricating agents, improve the fluidity of the composite [9].

Based on the foregoing, it can be concluded that clinoptilolite exhibits bifun-ctionality, as it not only improves the strength

characteristics [11], but also improves the rheo-logical performance of nanocomposites.

This is confirmed by the results of a study of the effect of CTL concentration and temperature on the shear rate and effective viscosity of nanocomposites, as set forth in Table. Analyzing the data presented in this Table, it can be noted that with an increase in the filler concentration, a general tendency toward an increase in the shear rate is observed. At the concentration of CTL over 20 mass % shear rate begins to decrease, remaining above the fluidity of the initial CEH. All these points are extremely important in relation to the technology of their processing by injection molding and extrusion. This is due to the fact that maintaining the fluidity of the melt of highly filled composites at a relatively high level provides the possibility of their processing by injection molding and extrusion.

Fig. 1. Flow curves of the initial CEH (a) and CEH+5 mass.% CTL (b) at various temperatures: o – 190, x – 210, • -230 and ▲ – 2500C.

Effect of CTL concentration and temperature on shear rate and effective melt viscosity of CEH-based nanocomposites

Composition formulation, mass.% Shear rate, lgy Effective melt viscosity, lgn

1900С 2100С 2300С 2500С 1900С 2100С 2300С 2500С

CEH 1.45 1.57 1.70 1.78 3.05 2.93 2.80 2.72

CEH+5.0 mass.% CTL 2.54 2.65 2.90 3.05 1.96 1.85 1.60 1.45

CEH+10 mass.% CTL 2.98 3.14 3.29 3.45 1.52 1.36 1.21 1.05

CEH+15 mass.% CTL 3.15 3.28 3.54 3.76 1.35 1.22 0.96 0.74

CEH+20 mass.% CTL 3.21 3.35 3.65 3.82 1.29 1.15 0.85 0.68

CEH+30 mass.% CTL 2.86 3.02 3.20 3.42 1.64 1.48 1.30 1.08

For a comprehensive interpretation of the revealed patterns in the change in the melt flow of nanocomposites, Figure 2 (a, b) shows the dependence of viscosity on shear rate in logarithmic coordinates. Analyzing the curves in Figure 2 a, it can be noted that in the initial CEH, a sharp decrease in the melt viscosity is observed mainly at a temperature of 2500C and at relatively high shear rates. In contrast to the CEH in the CEH+5% mass. CTL nanocomposite, this dependence is mainly straight-line nature. This is confirmed by derivatographic analysis data. Such a sharp abrupt increase in the fluidity of the melt can be interpreted by partial leakage of thermal decomposition at 2500C. According to derivatographic studies of the initial CEH, thermal oxidative degradation proceeded at 242-2720C, then for nanocomposites based on the CEH+5 wt.% CTL, this process was recorded at a higher temperature: 265-2850C.

According to the Frenkel-Eyring theory, at a fixed temperature, the rate of destruction and restoration of macrosegment associates becomes constant. However, if with an increase in shear stress the rates of these mutually opposite processes change at a given temperature, then a fracture is observed in the curve of the dependence of the effective viscosity on the shear rate. By macrosegment associations are meant primary acts of formation of homogeneous nucleation

centers. The introduction of nanoparticles into the CEH promotes the formation of additionally heterogeneous nucleation centers. These centers are more stable, since they are formed on the developed surface of nanoparticles as a result of orientation processes. Orientation is enhanced by the adhesive interaction of macrochains on the surface of nanoparticles with the formation of a monolayer that can withstand relatively high temperatures and shear stresses in the melt. This circumstance, in fact, explains the relatively linear nature of the change in the dependence of the effective viscosity on temperature even at 2500C.

Figure 3 (a, b) shows the patterns of change in the effective viscosity of the melt as a function of temperature at various shear stresses. The study of this dependence in Arrhenius coordinates allows us to calculate the activation energy of the viscous flow of the studied objects. As can be seen from this figure, regardless of the type of sample used, the dependence of viscosity on temperature in semilogarithmic coordinates is nonlinear. In this connection, it becomes necessary to determine the “point” or “apparent” activation energy of the viscous flow of polymer materials. As a result of the studies, it was found that for the initial CEH the activation energy of the viscous flow varies in the range of 42-76 kJ/mol, while for a nanocomposite its value varies in the range of 38-65 kJ/mol.

Fig. 2. The dependence of the effective viscosity (lgn) of the initial CEH (a) and the nanocomposite CEH+5 wt. % CTL (b) on the shear rate (lgy) in logarithmic coordinates at different temperatures, 0C: o – 190, x – 210, • – 230 and ▲ -2500C.

Fig. 3. Effective viscosity versus reciprocal temperature in the Arrhenius coordinates for the initial CEH (a) and nano-composite CEH + 5 wt.% CTL (b) at various temperatures, 0C: o – 190, x – 210, • – 230, ▲ – 250.

Fig. 4. Temperature-invariant characteristic of the dependence of the given viscosity (lgne/n0) on the given shear rate (lgy-n0) of the initial CEH and nanocomposites based on CEH + CTL.

In practice, in the process of polymers processing, it becomes necessary to determine the effective viscosity of the melt at sufficiently higher shear rates. Especially when it comes to processing by methods such as injection molding and extrusion [12]. For this purpose, the most promising is the study of the temperature-invariant characteristics of composite materials shown in Figure 4. Analyzing the data presented in this figure, at very low shear rates, the region of the highest Newtonian viscosity appears. By extrapolating these curves to the region of high shear rates, it is possible to determine the approximate value of the melt viscosity. As can be seen from this figure, with an increase in the given shear rate (lgy^o), a regular

decrease in the given viscosity (lgn^^) is observed. When the effective viscosity (ne) is equated to the highest Newtonian viscosity (no), then the expression lgne/n0 becomes equal to zero. The existence of a universally invariant viscosity characteristic of the initial CEH and nanocomposites basis on the CEH+CTL indicates the cooperative nature of the movement of associates in the melt flow.

Based on the foregoing, it can be stated that the introduction of the natural mineral CTL into the CEH composition can significantly improve the fluidity of the melt of nanocompo-sites. We studied such rheological characteris-

tics as the dependence of shear rate on shear stress over a wide temperature range, the dependence of effective viscosity on shear rate and filler concentration, and the dependence of viscosity on temperature in Arrhenius coordinates. The apparent activation energy of the viscous flow of the initial CEH (42-76 kJ/mol) and nanocomposites, the values of which vary in the range 38-65 kJ/mol, was determined. As a result of a comprehensive study of the rheo-logical properties of CEH-based nanocomposites, it was established that CTL has a dual function not only as a filler, but also as a lubricant that can improve their processability. The construction of a universal temperature-invariant characteristic of the viscosity properties of CEH and nanocomposites allows extrapolation of the reduced shear rate to the region of high shear rates close to their processing by extrusion and injection molding.

1. Berlin A.A., Volfson S.A., Oshman V.G. Principy sozdanija kompozicionnyh materialov. M.: Himija, 1990. 240 s.

2. Simonov-Emeljanov I.D., Kuleznev V.N., Trofi-micheva L.Z. Obobshhennye parametry dispersnoj sruktury napolnennyh polimerov. Plast. massy. 1989. No 1. S. 19-22.

3. Kakhramanov N.T., Ismailzade A.D., Arzuma-nova N.B., Mammadli U.M., Martinova Q.S. Filled composites based on polyolefins and clinop-tilolite. Am. Sci. J. 2016. V. 4. No 4. P. 60-65.

4. Bessonova N.P., Krashennikov S.V., Korobko A.P. i dr. Struktura i svojstva nizkokristallicheskih

poliolefinov, modificirovannyh nanoalmazami. Vysokomol. soed. 2015. T. 57. No 6. S. 544-554.

5. Osama Al Helo, Osipchik V.S., Petuhova A.V., Kravchenko T.P., Kovalenko V.A. Modifikacija napolnennogo polipropilena. Plast. massy. 2009. № 1. S. 43-46.

6. Osipchik V.S., Nesterenkova A.I. Talkonapolnen-nye kompozicii na osnove polipropilena. Plast. massy. 2007. № 6. S. 44-46.

7. Ermakov S.N., Kerber M.L., Kravchenko T.P. Himicheskaja modifikacija i smeshenie polimerov pri reakcionnoj jekstruzii. Plast. massy. 2007. № 10. S. 32-41.

8. Peseckij S.S., Bogdanovich S.P. Nanokompozity poluchaemye dispergirovaniem glin v rasplavah polimerov. Tez.dokl. Mezhdun. Nauchno-tehnich. Konfer. «Polimernye kompozity i tribologija». Gomel, 2015. S. 5.

9. Kakhramanov N.T., Mustafayeva F.A., Arzu-manova N.B., Hamedova L.H., Ljaljaeva R.N. Reologicheskie svojstva polimernyh smesej na os-nove polijetilena nizkoj i vysokoj plotnosti. Kompozity i nanostruktury. 2018. T. 10. № 4(40). S. 166-170.

10. Cherdynceva S.V., Belousov S.I., Krasheninnikov S.V. i dr. Vlijanie vida organicheskogo modifika-tora montmorillonita na fiziko-himicheskie svoy-stva nanokompoztitov na osnove poliamida-6, poluchennyh smesheniem v rasplave. Plast. massy. 2013. № 5. S. 39-43.

11. Kahramanov N.T., Bayramova I.V., Mamedli U.M. Deformacionno-prochnostnye svojstva napolnen-nyh polimernyh materialov. Elmi mecmueler, Milli Aviasiya Akademiyasi. 2017. No 3. S. 47-54.

12. Kakhramanov N.T., Huseynova Z.N., Osipchik V.S., Kurbanova R.V., Arzumanova N.B. Reaction extrusion of dynamic elastoplasts on the basis of polyolefines and butadien-nitril rubber. Azerb. chem. journ. 2019. № 1. S. 65-71.

BiFUNKSiONAL KLiNOPTiLOLiT УЭ ETiLENiN HEKSEN iLO BiRGOPOLiMERi OSASINDA NANOKOMPOZiTLORiN REOLOJi XASSOLORi

Temperaturun va yerdayi§ma garginliyinin etilenin heksen ila birgapolimerinin va onun klinoptilolit ila doldurulmu§ nanokompozitlarinin reoloji xassalarina tasirinin tadqiqinin naticalari taqdim olunur. Reoloji ölgmalar 190-2500С temperatur diapazonunda hayata kegirilmi§dir. Yerd\yi§ma süratinin yerdayi§ma garginliyindan, arintinini effektiv özlülüyünün yerdayi§ma süratindan, arrenius koordinantlarinda arintinin özlülüyünün temperaturdan asililigi 0yranilmi§dir Nanokompozitlarin özlülük xassalarinin universal temperatur-invariant xüsusiyyatlarinin istifadasi yüksak yerdayi§ma süratlari sahasina ekstrapolyasiya yolu ila onlarin ekstruziya va tazyiq altinda tökma üsullari ila emal §araitinia yaxin effektiv özlülüyünün taqribi hesablamalarini hayata kegirmaya imkan verir.

Agar sözlar: özlülük, yerdayi§ma sürati, yerdayi§ma garginliyi, nanokompozitlar, polimer arintisi, klinoptilolit

РЕОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НАНОКОМПОЗИТОВ НА ОСНОВЕ БИФУНКЦИОНАЛЬНОГО КЛИНОПТИЛОЛИТА И СОПОЛИМЕРА ЭТИЛЕНА С ГЕКСЕНОМ

Приводятся результаты исследования влияния температуры и напряжения сдвига на реологические свойства сополимера этилена с гексеном и его наполненных клиноптилолитом нанокомпозитов. Реологические измерения проводились в температурном диапазоне 190-2500С. Изучена зависимость скорости сдвига от напряжения сдвига, эффективной вязкости расплава от скорости сдвига, зависимости вязкости расплава от температуры в аррениусовских координатах. Использование универсальной температурно-инвариантной характеристики вязкостных свойств нанокомпозитов позволило путем экстраполяции в область высоких скоростей сдвига производить приближенные расчеты эффективной вязкости, близкой к условиям их переработки методами экструзии и литья под давлением.

Ключевые слова: вязкость, скорость сдвига, напряжение сдвига, нанокомпозиты, расплав полимера, клиноп-тилолит.