Error message

  • Deprecated function: Unparenthesized `a ? b : c ? d : e` is deprecated. Use either `(a ? b : c) ? d : e` or `a ? b : (c ? d : e)` in include_once() (line 1439 of /home/science2016/public_html/includes/bootstrap.inc).
  • Deprecated function: Array and string offset access syntax with curly braces is deprecated in include_once() (line 3557 of /home/science2016/public_html/includes/bootstrap.inc).

Нові композиційні матеріали на основі природної сировини та силільованого полістирену

Tamara Tatrishvili1,2, Omar Mukbaniani, Nikolozi Kvinikadze1,2, Shota Chikhladze2, Tinatini Bukia2,4, Gia Petriashvili2,4, Nana Pirtskheliani2,3, Tamar Makharadze2,4
Affiliation: 
1 Ivane Javakhishvili’ Tbilisi State University, Department of Macromolecular Chemistry, 1 I. Chavchavadze Ave., Tbilisi 0179, Georgia 2 Institute of Macromolecular Chemistry and Polymeric Materials, Ivane Javakhishvili Tbilisi State University, 13 University St., Tbilisi 0186, Georgia 3 Sokhumi State University, Faculty of Natural Sciences, Mathematics, Technologies and Pharmacy, 61 Politkovskaya St., Tbilisi 0186, Georgia 4 Vladimir Chavchanidze Institute of Cybernetics of the Georgian Technical University, 5 Z. Andjzaparidze St., Tbilisi 0186, Georgia tamar.tatrishvili@tsu.ge
DOI: 
https://doi.org/
AttachmentSize
PDF icon full_text.pdf78.5 KB

Keywords:

Abstract: 
У статті розглянуто розробку нових екологічно чистих композиційних матеріалів з покращеними властивостями. Ці композити створені на основі рослинної сировини - соснової тирси та триметоксисилільованого полістирену. В'яжуча речовина для композитів була отримана нашою дослідницькою групою і використана в поєднанні з різними ступенями силілювання (15-35%) у присутності різноманітних органічних і неорганічних добавок, антипіренів і антиоксидантів. Вона одночасно виконує роль армувального агенту. Деревинно-полімерні композити були створені за різних тисків (5-15 МПа) і температур (473-493 К). Поверхневу структуру нових композитів досліджували за допомогою низки методів, зокрема електронної мікроскопії й енергодисперсійного рентгенівського мікроаналізу. Механічні властивості матеріалів оцінювали за допомогою серії випробувань, включно з випробуванням на вигин, випробуванням на удар за Шарпі та ударною в'язкістю. Для дослідження водопоглинальних властивостей композитів використовували добре відпрацьовану методику. Крім того, фазовий стан матеріалів досліджували методом диференційної сканувальної калориметрії (DSC), а термічну стабільність визначали методом Віка та термогравіметричним аналізом (TGA). Визначено оптимальні умови отримання нових екологічно безпечних композитів. Отримані таким чином композити мають відмінні механічні властивості, високу термостійкість, екологічну чистоту та низьку водопоглинальну здатність.
References: 

[1] Li, Y. Wood-Polymer Composites. In Advances in Composite Materials - Analysis of Natural and Man-Made Materials; Těšinov, P., Ed.; pp. 229–284. http://dx.doi.org/10.5772/17579
[2] Sheikh, N.; Taromi, F. A. Radiation Induced Polymerization of Vinyl Monomers and their Application for Preparation of Wood-Polymer Composites. Radiat. Phys. Chem. 1993, 42, 179–182. https://doi.org/10.1016/0969-806X(93)90230-R
[3] Elias, H. B.; Numan, S. Properties of Wood–Plastic Composites: Effect of Inorganic Additives. Radiat. Phys. Chem. 2003, 66, 49. https://doi.org/10.1016/S0969-806X(02)00262-1
[4] Schneider, M.H.; Vasic, S.; Lande, S.; Phillips, J.G. Static Bending and Toughness of Wood Polymer Composites (Yellow Birch and Basswood). Wood Sci. Technol. 2003, 37, 165–176. https://doi.org/10.1007/s00226-003-0189-1
[5] Umit, C. Y.; Sibel, Y.; Enqin, D. G. Mechanical Properties and Decay Resistance of Wood–Polymer Composites Prepared from Fast Growing Species in Turkey. Bioresour. Technol. 2005, 96, 1003–1011. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2004.09.010
[6] Barton-Pudlik, J.; Czaja, K. Conifer Needles as Thermoplastic Composite Fillers: Structure and Properties. BioResources 2016, 11, 6211–6231. https://doi.org/10.15376/biores.11.3.6211-6231
[7] Wypych, G. PVC degradation & stabilization, 2nd ed.; Chem Tec Publishing: Toronto, 2008.
[8] Taurino, R.; Bondioli, F.; Messori, M. Use of Different Kinds of Waste in the Construction of New Polymer Composites: Review. Mater. Today Sustain. 2023, 21, 100298. https://doi.org/10.1016/j.mtsust.2022.100298
[9] Islam, M.; Kovalcik, A.; Hasan, M.; Thakur, V.K. Natural Fiber Reinforced Polymer Composites. Int. J. Polym. Sci. 2015, 813568. https://doi.org/10.1155/2015/813568
[10] Parameswaranpillai, J.; Gopi, A.J.; Radoor, S.; Dominic, C.M.; Krishnasamy, S.; Deshmukh, K.; Hameed, N.; Salim, N.V.; Sienkiewicz, N. Turning Waste Plant Fibers into Advanced Plant Fiber Reinforced Polymer Composites: A Comprehensive Review. Compos. Part C, Open Access 2023, 10, 100333. https://doi.org/10.1016/j.jcomc.2022.100333
[11] Matykiewicz, D.; Barczewski, M.; Mousa, M.S.; Sanjay, M.R.; Siengchin, S. Impact Strength of Hybrid Epoxy–Basalt Composites Modified with Mineral and Natural Fillers. ChemEngineering 2021, 5, 56. https://doi.org/10.3390/chemengineering5030056
[12] Patiño, A.A.B.; Lassalle, V.L.; Horst, M.F. Magnetic Hydrochar Nanocomposite Obtained from Sunflower Husk: A Potential Material for Environmental Remediation. J. Mol. Struct. 2021, 1239, 130509. https://doi.org/10.1016/j.molstruc.2021.130509
[13] Marques, B.; Tadeu, A.; António, J.; Almeida, J.; de Brito, J. Mechanical, Thermal and Acoustic Behaviour of Polymer-Based
Composite Materials Produced with Rice Husk and Expanded Cork by-Products. Constr. Build. Mater. 2020, 239, 117851. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2019.117851
[14] Zhang, H.; Ding, X.; Chen, X.; Ma, Y.; Wang, Z.; Zhao, X. A New Method of Utilizing Rice Husk: Consecutively Preparing D-xylose, Organosolv Lignin, Ethanol and Amorphous Superfine Silica. J. Hazard. Mater. 2015, 291, 65–73. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2015.03.003
[15] Swanson, N. Polybutadiene Graft Copolymers as Coupling Agents in Rubber Compounding. PhD Thesis, Akron University, Akron, Ohio, USA, 2016.
[16] Tatrishvili, T.; Mukbaniani, O.; Kvnikadze, N. Chikhladze, S. Eco-Friendly Bamboo-Based Composites. Chem. Chem. Technol. 2024, 18, 44–56. https://doi.org/10.23939/chcht18.01.044
[17] Tolentino, M. S.; Carpena, J. F.; Javier, R. M.; Aquino, R. R. Thermal Treatment Temperature and Time Dependence of Contact Angle of Water on Fluorinated Polystyrene as Hydrophobic Film Coating. IOP Conf. Series: Mater. Sci. Eng. 2017, 205, 012024. https://doi.org/10.1088/1757-899X/205/1/012024
[18] Petriashvili, G.; Chubinidze, K.; Tatrishvili, T.; Kalandia, E.; Petriashvili, A.; Chubinidze M. Light-Stimulated Lowering of Glucose Concentration in a Dextrose Solution Mediated By Merocyanine Molecules. Materiali In Tehnologije 2023, 57, 119–125. https://doi.org/10.17222/mit.2022.639
[19] Brostow, W., Hagg Lobland, H.E. Materials: Introduction and Applications; John Wiley & Sons, 2017. ISBN: 978-1-119-28100-9
[20] Bratychak, M.; Astakhova, O.; Shyshchak, O.; Namiesnik, J.; Ripak, O.; Pyshyev, S. Obtaining of Coumarone-Indene Resins Based on Light Fraction of Coal Tar 1. Coumarone-Indene Resins with Carboxy Groups. Chem. Chem. Technol. 2017, 11, 509–516. https://doi.org/10.23939/chcht11.04.509
[21] Mukbaniani, O.; Tatrishvili, T.; Neha, K.R.; Haghi A.K. Biocomposites Environmental and Biomedical Applications; Apple Academic Press, 2023. ISBN: 9781003408468
[22] Liu, C.; Tanaka, Y.; Fujimoto Y. Viscosity Transient Phenomenon during Drop Impact Testing and Its Simple Dynamics Model. World J. Mech. 2015, 5, 33–41. https://doi.org/10.4236/wjm.2015.53004
[23] Lucas, E.F.; Soares, B.G.; Monteiro, E. Caracterização de Polimeros; Rio de Janeiro, 2001. ISBN 85-87922-25-4
[24] Gedde, U.W.; Hedenqvist, M.S. Fundamental Polymer Science, 2nd Edition; Springer, Nature: Switzerland AG, 2019.
[25] Brostow, W.; Fałtynowicz, H.; Gencel, O.; Grigoriev, A.; Hagg Lobland, H.E.; Zhang, D. Mechanical and Tribological Properties of Polymers and Polymer-Based Composites. Chem. Chem. Technol. 2020, 14, 514–520. https://doi.org/10.23939/chcht14.04.514
[26] Brostow, W.; Hagg Lobland, H.E.; Hong, H.J.; Lohse, S.; Osmanson, A.T. Flexibility of Polymers Defined and Related to Dynamic Friction. J. Mater. Sci. Res. 2019, 8, 31–35. https://doi.org/10.5539/jmsr.v8n3p31
[27] Chun, K.S.; Fahamy, N.M.Y.; Yeng, C.Y.; Choo, H.L.; Pang, M.M.; Tshai, K.Y. Wood Plastic Composites Made from Corn Husk Fiber and Recycled Polystyrene Foam. Int. J. Eng. Sci. Technol. 2018, 13, 3445–3456.
[28] Mukbaniani, O.; Tatrishvili, T.; Pachulia, Z.; Londaridze, L.; Pirtskheliani, N. Quantum-Chemical Modeling of Hydrosilylation Reaction of Triethoxysilane to Divinylbenzene. Chem. Chem. Technol. 2022, 16, 499–506. https://doi.org/10.23939/chcht16.04.499
[29] Petriashvili, G.; Chanishvili, A.; Ponjavidze, N.; Chubinidze, K.; Tatrishvili, T.; Kalandia, E.; Petriashvili, A.; Makharadze, T. Crystal Smectic G Phase Retarder for the Real-Time Spatial-Temporal Modulation of Optical Information. Chem. Chem. Technol. 2023, 17, 758–765. https://doi.org/10.23939/chcht17.04.758
[30] Bukia, T.; Utiashvili, M.; Tsiskarishvili, M.; Jalalishvili, S.; Gogolashvili, A.; Tatrishvili, T.; Petriashvili, G. Synthesis of Some Azo Dyes Based on 2,3,3-Trimethyl-3h-Indolenine. Chem. Chem. Technol. 2023, 17, 549–556. https://doi.org/10.23939/chcht17.03.549
[31] Mukbaniani, O.; Tatrishvili, T.; Kvinikadze, N.; Bukia, T.; Pachulia, Z.; Pirtskheliani, N.; Petriashvili, G. Friedel-Crafts Reaction of Vinyltrimethoxysilane with Styrene and Composite Materials on Their Base. Chem. Chem. Technol. 2023, 17, 325–338. https://doi.org/10.23939/chcht17.02.325
[32] Mukbaniani, O.; Tatrishvili, T.; Kvnikadze, N.; Bukia, T.; Pirtskheliani, N.; Makharadze, T.; Petriashvili, G. Bamboo-Containing Composites with Environmentally Friendly Binders. Chem. Chem. Technol. 2023, 17, 807–819. https://doi.org/10.23939/chcht17.04.807
[33] Jiao, L.L.; Sun, J.H. A Thermal Degradation Study of Insulation Materials Extruded Polystyrene. Procedia Eng. 2014, 71, 622–628. https://doi.org/10.1016/j.proeng.2014.04.089
[34] Chun, K.S.; Husseinsyah, S.; Azizi, F.N. Characterization and Properties of Recycled Polypropylene/Coconut Shell Powder Composites: Effect of Sodium Dodecyl Sulfate Modification. Polym.-Plast. Technol. Mater. 2013, 52, 287–294. https://doi.org/10.1080/03602559.2012.749282
[35] Chun, K.S.; Husseinsyah, S.; Osman, H. Properties of Coconut Shell Filled Polylactic Acid Ecocomposites: Effect of Maleic Acid. Polym. Eng. Sci. 2013, 53, 1109–1116. https://doi.org/10.1002/pen.23359
[36] Chun, K.S.; Husseinsyah, S.; Osman, H. Mechanical and Thermal Properties of Coconut Shell Powder Filled Polylactic Acid Biocomposites: Effects of the Filler Content and Silane Coupling Agent. J. Polym. Res. 2012, 19, 1–8. https://doi.org/10.1007/s10965-012-9859-8
[37] Willert, E. Stoßprobleme in Physik, Technik und Medizin: Grundlagen und Anwendungen; Springer Vieweg, 2020.
[38] Rahman, M.R., Hamdan, S.; Hui, J.L.C. Differential Scanning Calorimetry (DSC) and Thermogravimetric Analysis (TGA) of Wood polymer nanocomposites. MATEC Web Conf. 2017, 87, 03013. https://doi.org/10.1051/matecconf/20178703013
[39] Ball, R.; McIntosh, A.C.; Brindley, J. The Role of Char-Forming Processes in the Thermal Decomposition of Cellulose. Phys. Chem. Chem. Phys. 1999, 1, 5035–5043. https://doi.org/10.1039/a905867b
[40] Iulianelli, G.; Tavares, M.B.; Luetkmeyer, L. Water Absorption Behavior and Impact Strength of PVC/Wood Flour Composites. Chem. Chem. Technol. 2010, 4, 225–229. https://doi.org/10.23939/chcht04.03.225