збірник наукових праць наносистеми, наноматеріали, нанотехнології 2023, том 21, випуск 2
English Українська
Отримати статтю →
Том рік сторінка
Випуски PACS Передплатникам Для авторів
Пошук →
Розширений пошук

Випуски

 / 

2023

 / 

том 21 / 

випуск 2

 


Завантажити повну версію статті (в PDF форматі)

Т. Ф. Самойленко, Л. М. Ященко, Н. В. Ярова, Л. О. Воронцова, В. І. Штомпель, О. О. Бровко
Вплив пришвидшеного старіння на властивості оптично прозорого наноструктурованого Ti-вмісного епоксиуретану
0313–0329 (2023)

PACS numbers: 42.70.Km, 61.05.cp, 78.30.Jw, 78.67.Sc, 81.07.Pr, 81.20.Fw, 81.70.Pg

На основі епоксиуретанової полімерної матриці ангідридного тверднення з ультрамалим вмістом наночастинок політитаноксиду (0,005 і 0,020 мас.% у перерахунку на ТiO2), одержаних in situ золь–ґель-методом у середовищі поліоксипропіленгліколю, синтезовано органо-неорганічні гібридні матеріяли. Структуру сформованих оптично прозорих зразків підтверджено методами світлової мікроскопії та ширококутового розсіяння Рентґенових променів. Показано, що TiO2 перебуває в аморфному стані та не утворює аґреґати великого розміру (> 200 нм). Досліджено поведінку титанвмісних і вихідного епоксиуретанів в умовах пришвидшеного старіння у клімакамері. Зміну їхніх властивостей під дією УФ-випромінення, підвищених вологости та температури вивчено методами ІЧ-спектроскопії, гідростатичного зважування, диференційної сканувальної калориметрії, термоґравіметричної аналізи та спектрофотометрії. Виявлено, що під впливом таких кліматичних чинників хемічна структура зразків змінюється неістотно, що засвідчує їхню атмосферну стійкість. Зростання густини, інкремента тепломісткости (ΔСp) та температур початку термодеструкції епоксиуретанів вказують на перебіг реакцій зшивання в умовах клімакамери, які зумовлюють формування більш щільної структури. Після старіння коефіцієнт оптичного пропускання усіх зразків дещо понижується, однак втрата прозорости зменшується зі збільшенням вмісту політитаноксиду (18,2% для вихідного полімеру та 11,6% для зразка з 0,020 мас.% ТiO2). Модифіковані епоксиуретани загалом мають вищу стійкість до деґрадації порівняно з немодифікованими, що є ознакою прояву УФ-екранувальних властивостей TiO2 й одночасної відсутности фотокаталітичної активности, яка б, навпаки, пришвидшила деструкцію полімерної матриці.

Keywords: епоксиуретани, політитаноксид, золь–ґель-синтеза, старіння в клімакамері, УФ-екранування, фотокаталітична активність.


References
  1. S. Li, M. Meng Lin, M. S. Toprak, D. K. Kim, and M. Muhammed, Nano Rev., 1, No. 1: 5214 (2010); https://doi.org/10.3402/nano.v1i0.5214
  2. X. Guo, W. Hou, W. Ding, Y. Fan, Q. Yan, and Y. Chen, Inorg. Chem. Commun., 7, No. 8: 946 (2004); https://doi.org/10.1016/j.inoche.2004.05.018
  3. C. Sanchez, B. Julian, P. Belleville, and M. Popall, J. Mat. Chem., 15, Nos. 35–36: 3559 (2005); https://doi.org/10.1039/B509097K
  4. D. Blanc, A. Last, J. Franc, S. Pavan, and J.-L. Loubet, Thin Solid Films, 15, No. 3: 942 (2006); https://doi.org/10.1016/j.tsf.2006.07.177
  5. L. K. Massey, The Effects of UV Light and Weather on Plastics and Elastomers (Ed. W. Andrew) (New York: Norwich: 2007), vol. II.
  6. A. Copinet, C. Bertrand, S. Govindin, V. Coma, and Y. Couturier, Chemosphere, 55, No. 5: 763 (2004); https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2003.11.038
  7. E. Tang, G. Cheng, and X. Ma, Powder Technol., 161, No. 3: 209 (2006); https://doi.org/10.1016/j.powtec.2005.10.007
  8. F. Bondioli, M. E. Darecchio, A. S. Luyt, and M. Vessori, J. Appl. Polym. Sci., 122, No. 3: 1792 (2011); https://doi.org/10.1002/app.34264
  9. X. Xiao and C. Hao, Colloid. Surf. A. Physicochem. Eng. Asp., 359, Nos. 1–3: 82 (2010); https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2010.01.067
  10. V. da Silva, L. dos Santos, S. M. Subda, R. Ligabue, M. Seferin, C. L. Carone, and S. Einloft, Polym. Bull., 70, No. 6: 1819 (2013); https://doi.org/10.1007/s00289-013-0927-y
  11. Z. Altıntaş, E. Çakmakçı, M. V. Kahraman, N. K. Apohan, and A. J. Güngür, Sol–Gel Sci. Technol., 58, No. 3: 612 (2011); https://doi.org/10.1007/s10971-011-2435-6
  12. M. Zahornyi, O. Lavrynenko, N. Tyschenko, M. Skoryk, A. Kasumov, O. Kornienko, and A. Ievtushenko, Nanosistemi, Nanomateriali, Nanotehnologii, 19, No. 4: 967 (2021) (in Ukrainian); https://doi.org/10.15407/nnn.19.04.967
  13. J. Xiao, W. Chen, F. Wang, and J. Du, Macromolecules, 46, No. 2: 375 (2013); https://doi.org/10.1021/ma3022019
  14. S. Watson, D. Beydoun, J. Scott, and R. Amal, J. Nanoparticle Res., 6, No. 2: 193 (2004); https://doi.org/10.1023/B:NANO.0000034623.33083.71
  15. A. N. Banerjee, Nanotechnol. Sci. Appl., 4: 35 (2011); https://doi.org/10.2147/NSA.S9040
  16. V. F. Matyushov, A. L. Tolstov, O. V. Gres, and P. S. Yaremov, Theor. Exp. Chem., 54: 46 (2018); https://doi.org/10.1007/s11237-018-9544-z
  17. N. J. Kim, Y. H. La, S. H. Im, and B. K. Ryu, Thin Solid Films, 518, No. 24: e156 (2010); https://doi.org/10.1016/j.tsf.2010.03.093
  18. D. Pinto, L. Bernardo, A. Amaro, and S. Lopes, Constr. Build. Mater., 95, No. 1: 506 (2015); https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2015.07.124
  19. P. K. Ghosh, A. Pathak, M. S. Goyat, and S. Halder, J. Reinf. Plast. Comp., 31, No. 17: 1180 (2012); https://doi.org/10.1177/0731684412455955
  20. M. G. Mizilevska, V. O. Kotsyubynsky, A. B. Hrubiak, and O. H. Tadeush, Naukovy Visnyk Chernivetskogo Universitetu: Fizyka. Elektronika, 4, No. 1: 35 (2015) (in Ukrainian).
  21. X. Chen and S. S. Mao, Chem. Rev., 107, No. 7: 2891 (2007); https://doi.org/10.1021/cr0500535
  22. Y. Cao, P. Xu, P. Lv, P. J. Lemstra, X. Cai, W. Yang, W. Dong, M. Chen, T. Liu, M. Du, and P. Ma, ACS Appl. Mater. Interfaces, 12, No. 43: 49090 (2020); https://doi.org/10.1021/acsami.0c14423
  23. M. M. Aslzadeh, M. Abdouss, A. M. Shoushtari, and F. Ghanbari, J. Appl. Polym. Sci., 133, No. 46: 44148 (2016); https://doi.org/10.1002/app.44148
  24. M. Wiśniewski and K. Roszek, Int. J. Mol. Sci., 23, No. 5: 2460 (2022); https://doi.org/10.3390/ijms23052460
  25. Z. Altuntas, E. C. Akmakc, M. N. K. Apohan, and A. Gungor, J. Sol–Gel Sci. Technol., 58, No. 3: 612 (2011); https://doi.org/10.1007/s10971-011-2435-6
  26. S. Karatas, C. Kizіlkaya, N. Kayaman-Apohan, and A. Gungor, Prog. Org. Coat., 60, No. 2: 140 (2007); https://doi.org/10.1016/j.porgcoat.2007.07.010
  27. D. Wang and G. P. Bierwagen, Prog. Org. Coat., 64, No. 4: 327 (2009); https://doi.org/10.1016/j.porgcoat.2008.08.010
  28. T. Alekseeva, N. Kozak, and V. Shtompel, Opt. Mater., 98: 109493 (2019); https://doi.org/10.1016/j.optmat.2019.109493
  29. L. M. Yashchenko, L. O. Vorontsova, T. T. Alekseeva, T. V. Tsebrienko, L. P. Steblenko, A. M. Kuryliuk, and O. O. Brovko, Nanosistemi, Nanomateriali, Nanotehnologii, 17, No. 4: 747 (2019) (in Ukrainian); https://doi.org/10.15407/nnn.17.04.747
  30. L. M. Yashchenko, L. O. Vorontsova, and O. O. Brovko, Sposib Oderzhannya Kompozytsiyi dlya Zakhysnoho Optychno Prozoroho Pokryttya [Method of Obtaining a Formulation for a Protective Optically Transparent Coating]: Patent 122605 UA. MKI, C2 (Publ. December 10, 2020) (in Ukrainian).
  31. L. C. Sawyer, D. T. Grubb, and G. F. Meyers, Polymer Microscopy (New York: Springer Science & Business Media: 2008), vol. III.
  32. N. Y. Turova, E. P. Turevskaya, V. G. Kessler, and M. I. Yanovskaya, The Chemistry of Metal Alkoxides (Boston: Kluwer Academic Publishers: 2002).
  33. Y. F. You, C. H. Xu, S. S. Xu, S. Cao, J. P. Wang, Y. B. Huang, and S. Q. Shi, Ceram. Int., 40, No. 6: 8659 (2014); https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2014.01.083
  34. F. Z. Haque, R. Nandanwar, and P. Singh, Optik, 128: 191 (2017); https://doi.org/10.1016/j.ijleo.2016.10.025
  35. C. J. Brinker and A. J. Hurd, J. Phys. III, 4, No. 7: 1231 (1994); https://doi.org/10.1051/jp3:1994198
  36. M. Langlet, M. Burgos, C. Coutier, C. Jimenez, C. Morant, and M. Manso, J. Sol–Gel Sci. Techn., 22, Nos. 1–2: 139 (2001); https://doi.org/10.1023/A:1011232807842
  37. Z. N. Azwa, B. F. Yousif, A. C. Manalo, and W. Karunasena, Mater. Des., 47: 424 (2013); https://doi.org/10.1016/j.matdes.2012.11.025
  38. T. A. Nizina, Zashchitno-Dekorativnyye Pokrytiya na Osnove Ehpoksidnykh i Akrilovykh Svyazuyushchikh [Protective and Decorative Coatings Based on Epoxy and Acrylic Binders] (Saint-Petersburg, Russian Federation: Mordovia University Publishing: 2007) (in Russian).
  39. V. P. Selyaev, T. A. Nizina, and Yu. A. Lankina, Mordovia University Bulletin, 4: 128 (2008) (in Russian).
  40. M. Brebu, Polymers, 12, No. 166: 1 (2020); https://doi:10.3390/polym12010166
  41. S. Dixit and P. Verma, Am. J. Polym. Sci. Eng., 1, No. 1: 201400227 (2014).
  42. R. E. Van de Leest, Appl. Surf. Sci., 86, Nos. 1–4: 278 (1995); https://doi.org/10.1016/0169-4332(94)00398-X
  43. T. T. Alekseeva, N. V. Yarovaya, and A. N. Gorbatenko, Ukr. Khim. Zh., 81, No. 9: 60 (2015) (in Russian).
  44. A. Nageswara, P. Sudher, and V. Brahman, J. Polymer Mater., 27, No. 1: 87 (2010).
  45. L. N. Yashchenko, T. T. Todosiychuk, K. V. Zapunnaya, and G. N. Krivchenko, Polimernyi Zhurnal, 29, No. 4: 253 (2007) (in Russian).
  46. O. Kameneva, A. I. Kuznetsov, L. A. Smirnova, L. Rozes, C. Sanchez, A. Alexandrov, N. Bityurin, K. Chhor, and A. Kanaev, J. Mater. Chem., 33, No. 15: 3380 (2005); https://doi.org/10.1039/B507305G
  47. I. Stefanović, J. Dostanić, D. Lončarević, D. Vasiljević-Radović, S. Ostojić, S. B. Marković, and M. Pergal, Hem. Ind., 73, No. 1: 13 (2019); https://doi.org/10.2298/HEMIND180530002S
  48. A. Tarek, T. Hajime, and T. Tsutomu, Polymer, 45, No. 23: 7903 (2004); https://doi.org/10.1016/j.polymer.2004.09.022
  49. Z. Zhang, C. C.Wang, R. Zakaria, and J. Y. Ying, J. of Phys. Chem. B, 102, No. 52: 10871 (1998); https://doi.org/10.1021/jp982948+
  50. V. A. Lebedev, D. A. Kozlov, I. V. Kolesnik, A. S. Poluboyarinov, A. E. Becerikli, W. Grünert, and A. V. Garshev, Appl. Catal. B-Environ., 195, No. 15: 39 (2016); https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2016.05.010
  51. A. Michael, Surf. Sci. Rep., 66, No. 67: 185 (2011).
  52. B. Ohtani, Y. Ogawa, and S. Nishimoto, J. Phys. Chem. B, 101, No. 19: 3746 (1997); https://doi.org/10.1021/jp962702+
.

Creative Commons License
Усі статті ліцензовано на умовах Ліцензії Creative Commons із зазначенням авторства — без похідних 4.0 Міжнародна
©2003—2023 НАНОСИСТЕМЫ, НАНОМАТЕРИАЛЫ, НАНОТЕХНОЛОГИИ Институт металлофизики им. Г.В. Курдюмова Национальной Академии наук Украины.
Електрона пошта: tatar@imp.kiev.ua Телефони та адреса редакції Про збірник Угода користувача