avroenОмский научный вестник. Серия "Авиационно-ракетное и энергетическое машиностроение"Omsk Scientific Bulletin. Series Aviation-Rocket and Power Engineering2588-03732587-764XОмский государственный технический университет10.25206/2588-0373-2023-7-3-89-94OIMMUCavroen-115Research ArticleМАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ И ТЕХНОЛОГИЯ ОБРАБОТКИ МАТЕРИАЛОВMATERIAL SCIENCE AND PROCESSING TECHNOLOGYВлияние электропроводного технического углерода на свойства линейного полиэтилена низкой плотностиThe effect of electrically conductive carbon black on properties of the linear low-density polyethylenehttps://orcid.org/0000-0002-6620-9945КропотинО. В.KropotinO. V.

Кропотин Олег Витальевич, доктор технических наук, доцент, профессор кафедры «Физика», заведующий кафедрой «Физика»

AuthorID (РИНЦ): 118225

AuthorID (SCOPUS): 6505835545

ResearcherID: H-4616-2013

644050, г. Омск, пр. Мира, 11

Kropotin Oleg Vitalievich, Doctor of Technical Sciences, Associate Professor, Professor of Physics Department, Head of Physics Department

AuthorID (RSCI): 118225

AuthorID (SCOPUS): 6505835545

ResearcherID: H-4616-2013

Omsk, Mira Ave., 11, 644050

kropotin@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-2622-7492РогачевЕ. А.RogachevE. A.

Рогачев Евгений Анатольевич, кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры «Физика»

AuthorID (РИНЦ): 670217

AuthorID (SCOPUS): 56503848300

ResearcherID: AAS-1459-2020

644050, г. Омск, пр. Мира, 11

Rogachev Evgeniy Anatolievich, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of Physics Department

AuthorID (RSCI): 670217

AuthorID (SCOPUS): 56503848300

ResearcherID: AAS-1459-2020

Omsk, Mira Ave., 11, 644050

evg.rogachev@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8099-5148ДроздоваЕ. А.DrozdovaE. A.

Дроздова Екатерина Андреевна, руководитель проектов

AuthorID (РИНЦ): 1178997

ResearcherID: HKV0849-2023

644024, г. Омск, ул. Пушкина, 17/1

Drozdova Ekaterina Andreevna, Project Manager

AuthorID (RSCI): 1178997

ResearcherID: HKV0849-2023

Omsk, Pushkin str., 17/1, 644024

Ea_ntk@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-6221-2135КаленчукА. А.KalenchukA. A.

Каленчук Анастасия Александровна, ассистент кафедры «Физика»

AuthorID (РИНЦ):1174971

ResearcherID: AEL4759-2022

644050, г. Омск, пр. Мира, 11

Kalenchuk Anastasiia Alexandrovna, Assistant of Physics Department

AuthorID (RSCI):1174971

ResearcherID: AEL4759-2022

Omsk, Mira Ave., 11, 644050

sia.k98@mail.ruГлуховеряЕ. Г.GlukhoveryaE. G.

Глуховеря Евгений Григорьевич, ассистент кафедры «Физика»

AuthorID (РИНЦ): 814812

644050, г. Омск, пр. Мира, 11

Gluhoverya Evgeny Grigorievich, Assistant of Physics Department

AuthorID (RSCI): 814812

Omsk, Mira Ave., 11, 644050

jon31_1992@yahoo.comhttps://orcid.org/0000-0001-5405-5902МалийО. В.MaliyO. V.

Малий Ольга Владимировна, студентка группы БИОм-221

ResearcherID: HTT-0376-2023

644050, г. Омск, пр. Мира, 11

Maliy Ol’ga Vladimirovna, Student of the BIOm-221 gr.

ResearcherID: HTT-0376-2023

Omsk, Mira Ave., 11, 644050

malij_olga@mail.ruОмский государственный технический университетРоссияOmsk State Technical UniversityRussian FederationООО «Омск Карбон Групп»РоссияLLC «Omsk Carbon Group»Russian Federation202330092023738994Copyright © Кропотин О.В., Рогачев Е.А., Дроздова Е.А., Каленчук А.А., Глуховеря Е.Г., Малий О.В., 20232023Кропотин О.В., Рогачев Е.А., Дроздова Е.А., Каленчук А.А., Глуховеря Е.Г., Малий О.В.Kropotin O.V., Rogachev E.A., Drozdova E.A., Kalenchuk A.A., Glukhoverya E.G., Maliy O.V.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://ariem.omgtu.ru/jour/article/view/115

Экспериментально исследовано влияние электропроводного технического углерода на электрофизические и механические свойства линейного полиэтилена низкой плотности. Определены структурные параметры технического углерода, которые оказывают существенное влияние на электропроводность технического углерода и электропроводность полимерных композиционных материалов при его применении в качестве наполнителя. Установлено, что введение 10–20 масс. % технического углерода в линейный полиэтилен низкой плотности обеспечивает высокую проводимость композиционных материалов, повышая при этом их модуль упругости, но в то же время снижает относительное удлинение при разрыве. Показано, что в целом исследованный технический углерод является перспективным наполнителем при разработке электропроводных полимерных композиционных материалов электротехнического и радиотехнического назначения.

The effect of electrically conductive carbon black on the electrophysical and mechanical properties of the linear low-density polyethylene has been experimentally investigated. The structural parameters of carbon black have been determined, which have a significant effect on the electrical conductivity of carbon black and the electrical conductivity of polymer composite materials when it is used as a filler. It is established that the introduction of 10–20 wt. % carbon black in linear low-density polyethylene provides high conductivity of composite materials, while increasing their modulus of elasticity, but at the same time reduces elongation at break. It is shown that, in general, the studied carbon black is a promising filler in the development of electrically conductive polymer composite materials for electrical and radio engineering purposes.

электропроводный технический углеродлинейный полиэтилен низкой плотностиэлектропроводные полимерные композитыструктура технического углеродамеханические свойства полимерных композитовelectrically conductive carbon blacklinear low-density polyethyleneelectrically conductive polymer compositescarbon black structuremechanical properties of polymer compositesReferencesDonnet J. B. Carbon black: science and technology. 2nd ed. USA, 1993. 460 p. DOI: 10.1201/9781315138763.Donnet J. B. Carbon black: science and technology. 2nd ed. USA, 1993. 460 p. DOI: 10.1201/9781315138763. (In Engl.).Цобкалло Е. С., Москалюк О. А., Степашкина А. С. Функциональные композиционные полимерные материалы электротехнического назначения // Известия Санкт-Петербургского государственного технологического института (технического университета). 2020. № 78 (52). С. 28–35. DOI: 10.36807/1998-9849-2020-52-78-28-35. EDN ZRBXWB.Tsobkallo E. S., Moskalyuk O. A., Stepashkina A. S. Funktsional’nyye kompozitsionnyye polimernyye materialy elektrotekhnicheskogo naznacheniya [Functional composite polymer materials for electrical purpose] // Izvestiya Sankt-Peterburgskogo Gosudarstvennogo Tekhnologicheskogo Instituta (Tekhnicheskogo Universiteta). Bulletin of the Saint Petersburg State Institute of Technology (Technical University). 2020. No. 78 (52). P. 28–35. DOI: 10.36807/1998-9849-2020-52-78-28-35. EDN ZRBXWB. (In Russ.).Bezzon V. D. N., Montanheiro T. L. A., de Menezes B. R. C. [et al.]. Carbon Nanostructure-based Sensors: A Brief Review on Recent Advances // Advances in Materials Science and Engineering. 2019. Vol. 2019, no. 4. P. 1–21. DOI: 10.1155/2019/4293073.Bezzon V. D. N., Montanheiro T. L. A., de Menezes B. R. C. [et al.]. Carbon Nanostructure-based Sensors: A Brief Review on Recent Advances // Advances in Materials Science and Engineering. 2019. Vol. 2019, no. 4. P. 1–21. DOI: 10.1155/2019/4293073. (In Engl.).Liu Y., Zhang H., Porwal H. [et al.]. Pyroresistivity in conductive polymer composites: a perspective on recent advances and new applications // Polymer International. 2019. Vol. 68, no. 3. P. 299–305. DOI: 10.1002/pi.5735.Liu Y., Zhang H., Porwal H. [et al.]. Pyroresistivity in conductive polymer composites: a perspective on recent advances and new applications // Polymer International. 2019. Vol. 68, no. 3. P. 299–305. DOI: 10.1002/pi.5735. (In Engl.).Al-Qahtani N., Al-Ejji M., Ouederin M. [et al.]. Effect of Carbon Black Loading on Linear Low-Density Polyethylene Properties // Journal of Material Science and Metallurgy. 2020. Vol. 10. P. 1–10. DOI: 10.21203/rs.3.rs-134229/v1.Al-Qahtani N., Al-Ejji M., Ouederin M. [et al.]. Effect of Carbon Black Loading on Linear Low-Density Polyethylene Properties // Journal of Material Science and Metallurgy. 2020. Vol. 10. P. 1–10. DOI: 10.21203/rs.3.rs-134229/v1. (In Engl.).Badrul F., Mohd Salleh M. A. A., Osman A. F. [et al.]. Effect of Various Conductive Filler Additions on the Percolations Threshold of LLDPE Conductive Polymer Composites // Acta Physica Polonica A. 2022. Vol. 142, no. 1. P. 137–140. DOI: 10.12693/APhysPolA.142.137.Badrul F., Mohd Salleh M. A. A., Osman A. F. [et al.]. Effect of Various Conductive Filler Additions on the Percolations Threshold of LLDPE Conductive Polymer Composites // Acta Physica Polonica A. 2022. Vol. 142, no. 1. P. 137–140. DOI: 10.12693/APhysPolA.142.137. (In Engl.).Раздьяконова Г. И., Лихолобов В. А., Моисеевская Г. В. Инновационный дисперсный углерод. От идеи до технологии: моногр. Омск: Изд-во ОмГТУ, 2014. 312 с. ISBN 978-5-8149-1907-6.Razd’yakonova G. I., Likholobov V. A., Moiceebskaya G. V. Innovatsionnyy dispersnyy uglerod. Ot idei do tekhnologii [Innovative dispersed carbon. From idea to technology]. Omsk, 2014. 312 p. ISBN 978-5-8149-1907-6. (In Russ.).Fathi A., Hatami K., Grady B. P. Effect of carbon black structure on low-strain conductivity of polypropylene and low-density polyethylene composites // Polymer Engineering and Science. 2012. Vol. 52, no. 3. P. 549–556. DOI: 10.1002/pen.22115.Fathi A., Hatami K., Grady B. P. Effect of carbon black structure on low-strain conductivity of polypropylene and low-density polyethylene composites // Polymer Engineering and Science. 2012. Vol. 52, no. 3. P. 549–556. DOI: 10.1002/pen.22115. (In Engl.).Моисеевская Г. В., Раздьяконова Г. И., Петин А. А. [и др.]. Инновационные направления расширения ассортимента технического углерода в России // Химия в интересах устойчивого развития. 2017. Т. 25, № 1. С. 49–56. DOI: 10.15372/KhUR20170107. EDN: XWRWIH.Moiseevskaya G. V., Razd’yakonova G. I., Petin A. A. [et al.]. Innovatsionnyye napravleniya rasshireniya assortimenta tekhnicheskogo ugleroda v Rossii [Innovative trends in expanding carbon black types in Russia] // Khimiya v Interesakh Ustoychivogo Razvitiya. Chemistry for Sustainable Development. 2017. Vol. 25, no. 1. P. 49–56. DOI: 10.15372/KhUR20170107. EDN: XWRWIH. (In Russ.).Pang H., Xu L., Yan D.-H., Li Z.-M. Conductive polymer composites with segregated structures // Progress in Polymer Science. 2014. Vol. 39, no. 11. P. 1908–1933. DOI: 10.1016/j.progpolymsci.2014.07.007.Pang H., Xu L., Yan D.-H., Li Z.-M. Conductive polymer composites with segregated structures // Progress in Polymer Science. 2014. Vol. 39, no. 11. P. 1908–1933. DOI: 10.1016/j.progpolymsci.2014.07.007. (In Engl.).Noer Z., Nasruddin M. N., Bukit N. [et al.]. Characterization of low-density polyethylene (LDPE)/carbon black (CB) nanocomposite-based packaging material // Journal of Physics Conference Series. 2018. Vol. 1120, no. 1. P. 012066. DOI: 10.1088/1742-6596/1120/1/012066.Noer Z., Nasruddin M. N., Bukit N. [et al.]. Characterization of low-density polyethylene (LDPE)/carbon black (CB) nanocomposite-based packaging material // Journal of Physics Conference Series. 2018. Vol. 1120, no. 1. P. 012066. DOI: 10.1088/1742-6596/1120/1/012066. (In Engl.).Paszkiewicz S., Szymczyk A., Zubkiewicz A. [et al.]. Enhanced Functional Properties of Low-Density Polyethylene Nanocomposites Containing Hybrid Fillers of Multi-Walled Carbon Nanotubes and Nano Carbon Black // Polymers. 2020. Vol. 12, no. 6. P. 1356. DOI: 10.3390/polym12061356.Paszkiewicz S., Szymczyk A., Zubkiewicz A. [et al.]. Enhanced Functional Properties of Low-Density Polyethylene Nanocomposites Containing Hybrid Fillers of Multi-Walled Carbon Nanotubes and Nano Carbon Black // Polymers. 2020. Vol. 12, no. 6. P. 1356. DOI: 10.3390/polym12061356. (In Engl.).Khanam P. N., AlMaadeed M. A., Ouederni M. [et al.]. Melt processing and properties of linear low density polyethylenegraphene nanoplatelet composites // Vacuum. 2016. Vol. 130. P. 63–71. DOI: 10.1016/j.vacuum.2016.04.022.Khanam P. N., AlMaadeed M. A., Ouederni M. [et al.]. Melt processing and properties of linear low density polyethylenegraphene nanoplatelet composites // Vacuum. 2016. Vol. 130. P. 63–71. DOI: 10.1016/j.vacuum.2016.04.022. (In Engl.).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.