Електричні, механічні та оптичні властивості композитів поліаміду-6 з вуглецевими нанотрубками під впливом опромінення
DOI:
https://doi.org/10.26565/2312-4334-2026-3-57Ключові слова:
поліамід-6, нанокомпозити, електропровідність, ступінь кристалічності, динамічні модулі, КРС, флуоресценція, електронне опроміненняАнотація
Досліджено залежність ступеня кристалічності, динамічного механічного модуля та зсуву на частоті ~1 МГц від вмісту нанотрубок для неопромінених нанокомпозитів ПА-6/БВНТ. Встановлено збільшення ступеня кристалічності та зменшення вказаних модулів зі зростанням вмісту вуглецевих нанотрубок, що пояснюється тим, що вуглецеві нанотрубки в полімерній матриці виступають як центри зарадкоутворення кристалічної α-фази, а також як наночастинки, що руйнують міжатомні зв'язки в ланцюгах та між макромолекулами. Проведено опромінення вказаних нанокомпозитів електронами Ee ≈ 1,8 МеВ з поглинутою дозою 10 МРад (100 кГр) та 20 МРад (200 кГр). Виміряно залежність електропровідності, динамічних механічних модулів, комбінаційного розсіювання та швидкої фотолюмінісценції від вмісту вуглецевих нанотрубок. Показано, що опромінення має складний вплив на вищезазначені властивості. Електрони можуть сприяти як руйнуванню ланцюгів, так і встановленню кристалічної фази, а також загоєнню пошкоджень, спричинених нанотрубками, шляхом рекомбінації електронів з вільними радикалами. Радіаційна функціоналізація широко проявляється в змінах спектрів КРС та енергетичній структурі електронів у забороненій зоні. Ці зміни пов'язані з наявністю локальних станів, зв’язаних з аморфною фазою та структурними дефектами. Це, в свою чергу, проявляється на перебудові спектрів ФЛ і може впливати на формування провідного кластера
Посилання
T. Arnal, P. Eisenberg, M.J. Abad, A. Ares‐Pernas, and C.R. Bernal, “Multifunctional nanocomposites based on a polyamide 6/polyamide 12 blend and multi‐walled carbon nanotubes,” Polymer Engineering and Science 64(3), 1246–1257 (2024). https://doi.org/10.1002/pen.26611
J. Arquinto, J. Harada, D.P. De Castro, and L.G. De Andrade E Silva, “Effects of E-Beam irradiation on the chemical, thermal, and mechanical properties of polyamide-6, polyamide-6.6, and polypropylene used in conveyor belt rollers,” Materials Research 28(suppl 1), (2025). https://doi.org/10.1590/1980-5373-MR-2025-0068
P.V. Kodgire, A.R. Bhattacharyya, S. Bose, N. Gupta, A.R. Kulkarni, and A. Misra, “Control of multiwall carbon nanotubes dispersion in polyamide6 matrix: An assessment through electrical conductivity,” Chemical Physics Letters 432(4–6), 480–485 (2006). https://doi.org/10.1016/j.cplett.2006.10.088
B. Krause, P. Pötschke, and L. Häußler, “Influence of small scale melt mixing conditions on electrical resistivity of carbon nanotube-polyamide composites,” Composites Science and Technology 69(10), 1505–1515 (2008). https://doi.org/10.1016/j.compscitech.2008.07.007
H. Li, X. Tuo, B.-H. Guo, J. Yu, and Z.-X. Guo, “Comparison of three interfacial conductive networks formed in carbon Black-Filled PA6/PBT blends,” Polymers 13(17), 2926 (2021). https://doi.org/10.3390/polym13172926
P. Liu, “Modifications of carbon nanotubes with polymers,” European Polymer Journal 41(11), 2693–2703 (2005). https://doi.org/10.1016/j.eurpolymj.2005.05.017
A. Šehić, J. Vasiljević, A. Demšar, M. Leskovšek, V. Bukošek, J. Medved, M. Čolović, I. Jerman, and B. Simončič, “Polyamide 6 composite fibers with incorporated mixtures of melamine cyanurate, carbon nanotubes, and carbon black,” Journal of Applied Polymer Science 136(5), (2018). https://doi.org/10.1002/app.47007
V. Arumugam, A. Góra, and V. Lipik, “Influence of Graphene, Carbon Nanotubes, and Carbon Black Incorporated into Polyamide Yarn on Fabric Properties,” Textiles 4(4), 442–458 (2024). https://doi.org/10.3390/textiles4040026
M. Kaplan, B. Krause, N. Smolka, and I. Kuehnert, “Systematic optimization of conductive PA6/Carbon black nanocomposites through integrated Rheological–Electrical characterization and melt spinning analysis,” Fibers and Polymers, (2026). https://doi.org/10.1007/s12221-026-01372-1
A.P. Scott, and L. Radom, “Harmonic Vibrational Frequencies: an evaluation of Hartree−Fock, Møller−Plesset, quadratic configuration interaction, density functional theory, and semiempirical scale factors,” The Journal of Physical Chemistry 100(41), 16502–16513 (1996). https://doi.org/10.1021/jp960976r
S. Huang, T. Liu, W. Zhang, W.C. Tjiu, C. He, and X. Lu, “Grafting polyamide 6 onto multi‐walled carbon nanotubes using microwave irradiation,” Polymer International 59(10), 1346–1349 (2010). https://doi.org/10.1002/pi.2873
C. Menchaca, B. Manoun, G. Martínez-Barrera, V.M. Castaño, and H. López-Valdivia, “In situ high-temperature Raman study of crystalline nylon 6,12 fibers gamma-irradiated in argon atmosphere,” Journal of Physics and Chemistry of Solids 67(9–10), 2111–2118 (2006). https://doi.org/10.1016/j.jpcs.2006.05.017
M. Ovsik, M. Stanek, and M. Bednarik, “Evaluation of Cross-Linked Polyamide 6 Micro-Indentation properties: TAIC concentration and electron radiation intensity,” Materials 16(6), 2391 (2023). https://doi.org/10.3390/ma16062391
C. Menchaca, A. Alvarez-Castillo, G. Martinez-Barrera, H. Lopez-Valdivia, H. Carrasco, and V.M. Castano, “Mechanisms for the modification of nylon 6,12 by gamma irradiation,” International Journal of Materials and Product Technology 19(6), 521 (2003). https://doi.org/10.1504/ijmpt.2003.003468
H. Suzuki, S. Ishii, C. Otani, and H. Hoshina, “Low-frequency vibrations of polyamide-6 as a function of temperature and thermal history investigated by terahertz absorption spectroscopy,” European Polymer Journal 67, 284–291 (2015). https://doi.org/10.1016/j.eurpolymj.2015.04.009
M.O. Lisunova, Ye.P. Mamunya, N.I. Lebovka, and A.V. Melezhyk, “Percolation behaviour of ultrahigh molecular weight polyethylene/multi-walled carbon nanotubes composites,” European Polymer Journal 43(3), 949–958 (2006). https://doi.org/10.1016/j.eurpolymj.2006.12.015
Ye.P. Mamunya, V.V. Davydenko, P. Pissis, and E.V. Lebedev, “Electrical and thermal conductivity of polymers filled with metal powders,” European Polymer Journal 38(9), 1887–1897 (2002). https://doi.org/10.1016/s0014-3057(02)00064-2
E. Auyang, M. Ouyang, A. Laycock, H. Blake, T.D. Tetley, T.W. Gant, A.E. Willis, and S. Wright, “Fabrication of microplastic and nanoplastic particles and fibres for use in pulmonary toxicity studies,” Particle and Fibre Toxicology 22(1), 30 (2025). https://doi.org/10.1186/s12989-025-00641-w
М.A. Alieksandrov, Т.М. Pinchuk-Rugal, О.P. Dmytrenko, М.P. Kulish, V.V. Shlapatska, and V.M. Tkach, “Radiation-Stimulated Formation of Polyene Structures in Polyethylene Nanocomposites with Multi-walled Carbon Nanotubes,” in Springer Proceedings in Physics, (2019), pp. 323–332. https://doi.org/10.1007/978-3-030-17759-1_22
T.M. Pinchuk-Rugal, M.P. Kulish, O.P. Dmytrenko, A.I. Momot, A.I. Misiura, M.A. Alieksandrov, V.M. Popruzhko, O.F. Kolomys, and V.V. Shlapatska, “Mechanisms of formation of polyene structures in radiation-functionalized PVC-MWCNT polymer nanocomposites,” Vibrational Spectroscopy 125, 103495 (2023). https://doi.org/10.1016/j.vibspec.2023.103495
M.A. Alieksandrov, A.M. Gaponov, T.M. Pinchuk-Rugal, O.P. Dmytrenko, A. Naumenko, V.M. Popruzhko, and M.P. Kulish, “Conjugate Formation in Films of Polyethylene Glycol and Polypropylene Glycol Nanocomposites with MultiWall Carbon Nanotubes,” in Springer Proceedings in Physics, (2021), pp. 143–152. https://doi.org/10.1007/978-3-030-74800-5_9
V.M. Popruzhko, O.P. Dmytrenko, M.P. Kulish, T.M. Pinchuk-Rugal, A.I. Misiura, O.L. Pavlenko, A.I. Momot, T.O. Busko, A.P. Onanko, M.A. Alieksandrov, and V.V. Strelchuk, “Electrical and optical properties of polyamide 6 nanocomposites with multi-walled carbon nanotubes,” Journal of Molecular Liquids 390, 123152 (2023). https://doi.org/10.1016/j.molliq.2023.123152
M. Avbar, G.H.M. De Oliveira, and S. De Traglia Amancio-Filho, “Enhancing Mechanical Properties of Polyamide 66 with Carbon-Based Nano-Fillers: A Review,” Journal of Composites Science 9(1), 48 (2025). https://doi.org/10.3390/jcs9010048
M.V. Vasnetsov, “Observation of room-temperature afterglow in Polyamide-6 under UV excitation,” Semiconductor Physics Quantum Electronics & Optoelectronics 22(3), 333–337 (2019). https://doi.org/10.15407/spqeo22.03.333
M.V. Vasnetsov, V.V. Ponevchinsky, D.O. Plutenko, G.V. Klishevich, A.A. Mitryaev, O.I. Gudymenko, and V.P. Kladko, “Luminescence peculiarities of polyamide-6 α and γ forms,” Applied Physics B 127(4), (2021). https://doi.org/10.1007/s00340-021-07601-0
M.D. Murad, B.A. Al-Mayyahi, and A.F. Abbas, “Synthesis and characterization of new fluorescence polyamides,” New Materials Compounds and Applications 9(2), 309-325 (2025). https://doi.org/10.62476/nmca.92309
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
