Просмотр сведений о научной статье

Обложка номера

Заголовок

Оптические свойства и радиационная стойкость полипропилена, модифицированного наночастицами MgO

Авторы

М.М. Михайлов, В.А. Горончко

Организация

Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники
г. Томск, Российская Федерация

Аннотация

Полимерные композиционные материалы широко используются в космических аппаратах и станциях в терморегулирующих покрытиях, в качестве герметиков, уплотнений, теплоизоляции, а также во многих других конструкциях и изделиях. Основной характеристикой таких материалов является стабильность свойств и рабочих характеристик к действию факторов космического пространства, среди которых основными повреждающими являются различные виды излучений. Поэтому актуальными являются исследования влияния потоков электронов, протонов, квантов солнечного спектра на изменение оптических, электрических, механических и других свойств полимерных композиционных материалов. В данной работе представлены результаты исследования оптических свойств и радиационной стойкости нанокомпозитов на основе полипропилена, модифицированного твердотельным способом наночастицами MgO в диапазоне концентраций 1–5 масс.%. Регистрацию спектров диффузного отражения осуществляли в вакууме 2·10^-6 торр до и после облучения электронами (in situ, Е = 30 кэВ, Ф = 2·10¹⁶ см^-2). Выполнен анализ природы полос поглощения, зарегистрированных в спектрах диффузного отражения, которые обусловлены образованием свободных радикалов: – С₃Н₅ –, – С₃Н₆ –, – C₄H₆ –, – C₄H₇ –, – C₄H₈–, – C₄H₁₂ –, – C₅H₇ –, – C₅H₁₀ –. Установлено оптимальное значение концентрации наночастиц, равное 2 масс.%, при которой площадь интегральной полосы поглощения при 360 нм после облучения уменьшилась в 3,35 раза, ее интенсивность в максимуме – в 3,88 раза по сравнению с немодифицированным полипропиленом.

Ключевые слова

полипропилен, оптические свойства, модифицирование, оксидные соединения, наночастицы, радиационная стойкость

Список литературы

[1] Лисаневич М. С., Галимзянова Р. Ю., Мукменева Н. А., Хакимуллин Ю. Н., Рахматуллина Э. Р., Хуснутдинова Э. В., Сиразетдинов Д. С., Гарипов И. И. Исследование радиационной стойкости блоксополимера пропилена и этилена и возможности ее повышения // Вестник Технологического университета. 2018. Т. 21. № 10. С. 100–103.

[2] Suljovrujic E., Stojanovic Z., Dudic D., Milicevic D. Radiation, thermo-oxidative and storage induced changes in microstructure, crystallinity and dielectric properties of (un)oriented isotactic polypropylene // Polymer Degradation and Stability. 2021. vol. 188. doi: 10.1016/j.polymdegradstab.2021.109564.

[3] Милинчук В. К., Тупиков В. И. Радиационная стойкость органических материалов. М. : Энергоатомиздат, 1986. 271 с.

[4] Mohammadi H., Morovati V., Korayem A.-E., Poshtan E., Dargazany R. Constitutive modeling of elastomers during photo- and thermo-oxidative aging // Polymer Degradation and Stability. 2021. vol. 191. doi: 10.1016/j.polymdegradstab.2021.109663.

[5] Михайлов М. М., Горончко В. А. Радиационно стойкий полипропилен. Пат. № 2767524 Российская Федерация, 2021. Бюл. № 8.

[6] Mikhailov M. M., Lebedev S. M., Sokolovskiy A. N., Goronchko V. A. Investigation of radiation stability of optical properties of polypropylene modified with ZrO2 nanoparticles // Polymer Composites. 2019. vol. 40. issue 8. pp. 3050–3055. doi: 10.1002/pc.25148.

[7] Nalwa H. S. Nanostructured Materials and Nanotechnology. USA, 2002.

[8] Mikhailov M. M., Neshchimenko V. V., Yuryev S. A., Grigorevsky A. V., Lovitskiy A. A., Vashchenkov I. S. On the Radiation Stability of BaSO4 Pigment Modified with SiO2 Nanoparticles and Applied for Spacecraft Thermal Control Coatings // Defect and Diffusion Forum. 2018. vol. 386. pp. 277–282. doi: 10.4028/www.scientific.net/ddf.386.277.

[9] Kositsyn L. G., Duoretskii M. I., Kuznetsov N. Ya., Mikhailov M. M. Apparatus for study of diffuse-reflection and luminescence spectra of solids in vacuum // Instruments and experimental techniques. 1985. vol. 28. issue 4. pp. 929–932.

[10] Pakhomova S., Zhdanov I., van Bavel B. Polymer Type Identification of Marine Plastic Litter Using a Miniature Near-Infrared Spectrometer (MicroNIR) // Applied Sciences. 2020. no. 10 (23). doi: 10.3390/app10238707.

[11] Mizushima M., Kawamura T., Takahashi K., Nitta K. In situ near-infrared spectroscopic studies of the structural changes of polyethylene during melting // Polym J. 2012. vol. 44. pp. 162–166. doi: 10.1038/pj.2011.100.

[12] Huang J. B., Zeng G. S., Li X. S., Cheng X. C., Tong H. Theoretical studies on bond dissociation enthalpies for model compounds of typical plastic polymers // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2018. vol. 167. doi: 10.1088/1755-1315/167/1/012029.

[13] Tyapkova O., Czerny M., Buettner A. Characterisation of flavour compounds formed by gamma-irradiation of polypropylene // Polymer Degradation and Stability. 2009. vol. 94. issue 5. pp. 757–769. doi: 10.1016/j.polymdegradstab.2009.02.006.

[14] Mikhailov M. M. Recording of carbon clusters and (–СН2–)n radicals in a vacuum at the site of irradiation (in situ) of polyethylene // Polymer Degradation and Stability. 2021. vol. 191. doi: 10.1016/j.polymdegradstab.2021.109682.

[15] ASTM E490-00a. Standard Solar Constant and Zero Air Mass Solar Spectral Irradiance Tables. USA : ASTM International, 2019.

[16] ASTM E903–96. Standard Test Method for Solar Absorptance, Reflectance, and Transmittance of Materials Using Integrating Spheres. USA : ASTM International, 2012.

Дополнительные сведения

Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации, Программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030» (проект «Науки о космосе и инжиниринг»).

Цитирование данной статьи

Михайлов М.М., Горончко В.А. Оптические свойства и радиационная стойкость полипропилена, модифицированного наночастицами MgO // Космические аппараты и технологии. 2022. Т. 6. № 2. С. 102-108. doi: 10.26732/j.st.2022.2.04

Данная статья лицензирована по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.