Научная статья на тему 'ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И РАДИАЦИОННАЯ СТОЙКОСТЬ ПОЛИПРОПИЛЕНА, МОДИФИЦИРОВАННОГО НАНОЧАСТИЦАМИ MGO'

ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И РАДИАЦИОННАЯ СТОЙКОСТЬ ПОЛИПРОПИЛЕНА, МОДИФИЦИРОВАННОГО НАНОЧАСТИЦАМИ MGO Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

CC BY
212
39
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ПОЛИПРОПИЛЕН / ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА / МОДИФИЦИРОВАНИЕ / ОКСИДНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ / НАНОЧАСТИЦЫ / РАДИАЦИОННАЯ СТОЙКОСТЬ

Аннотация научной статьи по нанотехнологиям, автор научной работы — Михайлов Михаил Михайлович, Горончко Владимир Александрович

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.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по нанотехнологиям , автор научной работы — Михайлов Михаил Михайлович, Горончко Владимир Александрович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

OPTICAL PROPERTIES AND RADIATION STABILITY OF POLYPROPYLENE MODIFIED WITH MGO NANOPARTICLES

Polymer composite materials are widely used in spacecraft and stations in thermal control coatings, as sealants, seals, thermal insulation, as well as in many other structures and products. The main characteristic of such materials is the stability of properties and performance characteristics to the action of space factors, among which various types of radiation are the main damaging ones. Therefore, it is relevant to study the influence of electron, proton, solar spectrum quanta on the change in optical, electrical, mechanical, and other properties of polymer composite materials. This paper presents the results of a investigation of the optical properties and radiation stability of nanocomposites based on polypropylene modified by the solid state method with MgO nanoparticles in the concentration range of 1-5 mass.%. Diffuse reflectance spectra were recorded in a vacuum of 2·10-6 Torr before and after electron irradiation (in situ, E = 30 keV, H = 2·1016 cm-2). The analysis of the nature of the absorption bands recorded in the diffuse reflection spectra, which are due to the formation of free radicals: - С3Н5 -, - С3Н6 -, - C4H6 -, - C4H7 -, - C4H8-, - C4H12 -, - C5H7 -, - C5H10 -, was performed. The optimal value of the concentration of nanoparticles was established, equal to 2 mass.%, at which the area of the integral absorption band at 360 nm after irradiation decreased by 3,35 times, its intensity at the maximum by 3,88 times compared with unmodified polypropylene.

Текст научной работы на тему «ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И РАДИАЦИОННАЯ СТОЙКОСТЬ ПОЛИПРОПИЛЕНА, МОДИФИЦИРОВАННОГО НАНОЧАСТИЦАМИ MGO»

НОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ТЕХНОЛОГИИ В КОСМИЧЕСКОЙ ТЕХНИКЕ

УДК 661.715.1+544.541 DOI 10.26732/j.st.2022.2.04

ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И РАДИАЦИОННАЯ СТОЙКОСТЬ ПОЛИПРОПИЛЕНА, МОДИФИЦИРОВАННОГО

НАНОЧАСТИЦАМИ MgO

М. М. Михайлов, В. А. Горончкои

Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники,

г. Томск, Российская Федерация

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 210-6 торр до и после облучения электронами (in situ, Е = 30 кэВ, Ф = 21016 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 немоди-

фицированным полипропиленом.

Ключевые слова: полипропилен, оптические свойства, модифицирование, оксидные соединения, наночастицы, радиационная стойкость.

Введение

Полимерные нанокомпозиты являются перспективными материалами для использования в условиях космического пространства благодаря небольшому весу, дешевизне и легкости в обработке. Введение добавок в полимеры приводит к изменению рабочих характеристик: электропроводности, механических свойств, стойкости к ионизирующим излучениям, высоким и низким температурам. В космической технике наноком-позиты могут найти применение в качестве конструкционных и изоляционных материалов, гер-метиков, клеев, лент, теплоизоляции, терморегу-лирующих покрытий, уплотнений, упрочняющих материалов. Они также могут быть использованы в ядерной энергетике, в ускорительной и рентгеН [email protected] © Ассоциация «ТП «НИСС», 2022

новской технике, в нефтегазовой промышленности (улучшение механических свойств изоляции кабелей нефтепогружных насосов), в медицине, в том числе радиационной, и других отраслях промышленности [1; 2].

Под действием излучения в полимерных материалах образуются радиационные дефекты, появляются полосы поглощения, уменьшается коэффициент отражения, увеличивается интегральный коэффициента поглощения солнечного излучения (а), изменяются механические и другие свойства. Основное требование, определяющее сроки эксплуатации композитных материалов в условиях действия излучений - способность долговременно сохранять исходные характеристики.

Наночастицы за счет большого отношения площади поверхности к объему обладают высокой способностью выступать в качестве стока радиационных дефектов, образованных действием излучений. Также при воздействии излучения

в полимере происходит разрыв химических связей. Наночастицы могут встраиваться в эти разрывы, препятствуя деструкции полимера, образуя органокерамические комплексы, вследствие чего дефектообразование будет снижено. Наночастицы могут выступать в качестве защитного слоя, который обладает большей радиационной стойкостью относительно полимера и во время облучения способен поглощать часть падающего излучения, что также приводит к меньшему дефектообразова-нию в полимере [3; 4].

Целью настоящей работы является изучение влияния модифицирования наночастицами MgO различной концентрации на спектры отражения в ультрафиолетовой, видимой и ближней инфракрасной (ИК) областях спектра полипропилена и их изменение после облучения электронами.

1. Используемое оборудование и методика эксперимента

В работе использовали гранулы полипропилена (1111) марки PPH030GP диаметром 2-4 мм. Модификатором служил нанопорошок MgO с размером наночастиц 60 нм и удельной поверхностью 26 м2/г. Получение образцов необходимой формы осуществлялось методами термопрессования и экструзии при температуре 165 °С. Благодаря хорошей перерабатываемости материала изделие радиационной защиты из данного материала может быть изготовлено практически любой формы.

Изготовление нанокомпозитного материала осуществляли на лабораторной установке, пласто-графе Брабендера [5]. Полимер в виде гранул засыпали на приводимые в движение подогреваемые шнеки. С изменением крутящего момента шнеков температура достигала температуры плавления (165°С). После расплавления в полимер вводили необходимое количество нанопорошка из расчета массы добавленных гранул ПП. Равномерное распределение наполнителя осуществлялось при перемешивании расплава и происходило до момента образования однородной массы. Готовый образец запекали при температуре 165°С под давлением в прессе. В результате были получены образцы нанокомпозитов на основе ПП в виде прямоугольных блоков 0,2^3x5 см3 с концентрацией наночастиц MgO: 0, 1, 2, 3 и 5 масс.%. Диапазон концентраций наночастиц от 1 до 5 масс.% является оптимальным, о чем свидетельствуют результаты наших предыдущих исследований, выполненных на полипропилене [6], а также исследований радиационной стойкости, модифицированных на-ночастицами других органических [7] и неорганических соединений [8].

Исследование спектров диффузного отражения (р^) и их изменение после облучения (Дрх) осуществляли в установке - имитаторе ус-

ловий космического пространства «Спектр» [9]. Установка снабжена источниками электронов, протонов, ионов водорода, квантов солнечного спектра в диапазоне 0,2-3,0 мкм. Наличие интегрирующей сферы внутри вакуумной камеры обеспечивает возможность регистрировать спектры диффузного или зеркального отражения, спектры пропускания и поглощения до и после определенного периода облучения на месте облучения (in situ), что позволяет избежать взаимодействия образованных в ПП дефектов с газами. Образцы закрепляли в алюминиевые подложки диаметром 28 мм, которые выступали в качестве отражающе- 103 го слоя.

Облучение проводили электронами с энергией Е = 30 кэВ, потоком ф = 5 1012 см-2с-1, флю-енсом Ф = 21016 см-2 в вакууме 210-6 торр при Т = 300 К. Пробег электронов такой энергии не превышает 10 мкм, что значительно меньше толщины образцов, составляющей 2 мм. Поэтому изменения в спектрах р^ после облучения определяются изменениями в образцах ПП из-за появления радиационных дефектов и соответствующих им полос поглощения. Разностные спектры Др^ можно рассматривать как спектры поглощения, наведенного облучением.

Регистрацию спектров р^ осуществляли до облучения и после набранного флюенса электронов на месте облучения (in situ) без выноса образцов в атмосферу в диапазоне 0,2-2,2 мкм. Погрешность определения коэффициента отражения составляла 0,2^0,3 % абс. в области 0,3^1 мкм и 2 % в области 1^2,1 мкм. Анализ проводили по площади полос поглощения, коэффициенту Дрх в максимуме полос и изменению интегрального коэффициента солнечного поглощения Да,.

2. Результаты и их обсуждение

В спектрах диффузного отражения (рис. 1) регистрируются полосы поглощения при 1199, 1395 и 1720 нм. Наиболее интенсивной является полоса при 1720 нм. Зарегистрированные полосы поглощения в исследуемых образцах определяются обертонными колебаниями молекулярных групп CH, CH2 и CH3 и хемосорбированными ОН группами. Данные полосы являются характерными для полиэтилена, полипропилена, акрилового пластика и других видов пластиков [10]. Наличие плеч в полосах может объясняться разветвлениями в цепи полимера [11]. Введение наночастиц в ПП приводит к уменьшению отражательной способности и смещению края поглощения в более длинноволновую область.

Разностные спектры отражения Др^ образцов, полученные вычитанием спектров модифицированных образцов из спектра не модифицированного образца, показывают (рис. 2) влияние

Том 6

104

модифицирования на отражательную способность полипропилена.

60

50-

40-

30-

10

5 / 4 1

<7 /........... fl ñ /.

i Ц 4 \ i i / /' i \\

ч til lí li i l'' Ь

i Li

é 1 i

400

800

1200 X, нм

1600

2000

Рис. 1. Спектры диффузного отражения образцов ПП исходного (1) и модифицированных наночастицами MgO, масс.%: 1 (2), 2 (3), 3 (4), 5 (5)

о.

<1

30

25

20

15

10-

-5

-10

¡\

i 1:

\ Г: 1 / A t\ У' 1 ч

\ \'\_ 2/' y .••' ■••" / / r t* л

■ V. 1 4 \ > 1" " / 3 /

A \ /4 У

15

10-

о.

<

1

5 \ 2 \ 4

[j Y i-/y 'v У .\\ \ •Л ч . ^ \ .......

200

400

600 X, нм

800

1000

200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 X, нм

Рис. 2. Разностные спектры диффузного отражения модифицированных образцов ПП с концентрацией наночастиц MgO, масс.%: 1 (1), 2 (2), 3 (3), 5 (4)

Из спектров Др^ после модифицирования следует, что при концентрациии наночастиц от 1 до 2 масс.% регистрируется уменьшение коэффициента отражения в диапазоне 300-2200 нм. При этом регистрируется хорошо разрешаемая полоса поглощения при 380 нм.

Изменения коэффициента отражения могут быть обусловлены изменением поглощения и рассеяния. При больших значениях концентрации (С = 3-5 масс.%) в диапазоне 460-920 нм определенное влияние может оказывать рассеяние, поскольку коэффициент отражения при этом превосходит значения для не модифицированного ПП.

После облучения электронами построены разностные спектры Дрх (рис. 3), которые получены вычитанием спектров облученных образцов из спектров до облучения.

Рис. 3. Разностные спектры диффузного отражения

после облучения для образцов ПП исходного (1) и модифицированных с концентрацией наночастиц MgO, масс.%: 1(2), 2(3), 3(4), 5(5)

После облучения в разностных спектрах регистрируется полоса поглощения сложной формы в диапазоне 250-700 нм с максимумом при 360 нм. Она может быть обусловлена поглощением свободными радикалами - С3Н5 -, - С3Н6 - в полипропилене при разрыве основной цепи. В меньшем количестве могут образовываться более сложные радикалы: - С4Н6 -, - С4Н7 -, - С4Н8-, - С4Н12 -, - С5Н7 -, - С5Н10 -. Эти радикалы могут разлагаться на меньшие радикалы и продукты, такие как этилен, пропилен, бутан, этан, пропан и другие [12-14].

Определение влияния концентрации наночастиц на радиационную стойкость модифицированных образцов ПП, рассчитанного по площади этой полосы и значению Др^ в максимуме при 360 нм, приведено в табл. 1 и рис. 4. 12-

2 3

С, масс.%

Рис. 4. Зависимость Ар, в максимуме полосы при 360 нм от концентрации наночастиц в ПП

При флюенсе электронов 2 1016 см-2 оптимальной для увеличения радиационной стойкости является концентрация 2 масс.% наночастиц MgO Отношение значения Др^ немодифицированного образца к Дрх образца 1111+2 масс.% MgO соста-

вило 3,88. Площадь полосы поглощения при такой концентрации уменьшается в 3,35 раза по сравнению с не модифицированным образцом. При большей концентрации наночастиц в 1111 возрастает деградация стойкости к воздействию излучения.

Наиболее важной характеристикой материалов космической техники является интегральный коэффициент поглощения солнечного излучения а,, и его изменение после облучения Аа, (табл. 2). Этот коэффициент определяется нормированием спектра рх на спектр излучения Солнца согласно стандарту [15; 16] по формуле:

г-2

\ Рх^йХ

а =1 -Р, =1 --

2 1

X

Солнца; Х2 - спектральный диапазон излучения Солнца.

Интегральный коэффициент отражения р, рассчитывали суммированием значений р во всем спектральном диапазоне:

Р, =■

£р( А,) ^ (А) Д( А)

I_

(А) Д (А,)

(2)

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

(1)

где р, - интегральный коэффициент отражения; рх - спектр отражения; - спектр излучения

где п = 24.

Из зависимости Аа, от концентрации наночастиц (рис. 5) следует, что оптимальной концентрацией для улучшения стойкости к действию излучения является 2 масс.% MgO. Значение Аах образца 1111+2 масс.% MgO в 5,4 раза меньше по сравнению с немодифицированным образцом. При введении в ПП большей концентрации нано-частиц наблюдается деградация стойкости к воздействию излучения.

105

1=1

Таблица 1

Значения площадей интегральной полосы поглощения и изменения коэффициента диффузного отражения на длине волны 360 нм чистого 1111 и модифицированного наночастицами MgO после облучения электронами

Cмgo, % 0 1 2 3 5

S, отн. ед. 1780 860 532 697 1040

Ар360, % 10,7 4,76 2,76 3,53 5,53

Таблица 2

Значения интегрального коэффициента поглощения солнечного излучения чистого ПП, модифицированного наночастицами MgO, и его изменений после облучения электронами

Cмgo, % 0 1 2 3 5

а, 0,6 0,6 0,593 0,589 0,54

Аа, 0,019 0,013 0,0035 0,007 0,012

Заключение

Выполнено твердотельное модифицирование полипропилена наночастицами MgO в диапазоне концентраций 1-5 масс.%. Установлено уменьшение отражательной способности после модифицирования во всем спектре 0,2-2,2 мкм, за исключением областей 560-770 нм (для С = 3 масс.%) и 460-920 нм (для С = 5 масс.%). Зарегистрированные полосы поглощения в ближней ИК области спектров немодифицированного 1111 и модифицированного наночастицами MgO определяются обертонными колебаниями молекулярных групп СН, СН2 и СН3 и хемосорбирован-ными ОН группами.

В разностных спектрах отражения после облучения электронами проявляется полоса поглощения сложной формы с максимумом при 360 нм,

обусловленная образованием свободных радикалов в ПП при разрыве основной цепи. Установлено оптимальное значение концентрации наноча-стиц, равное 2 масс.%. При такой концентрации площадь интегральной полосы после облучения уменьшается в 3,35 раза, значение Арх в максимуме полосы при 360 нм - в 3,88 раза, изменение коэффициента поглощения Аа, - в 5,4 раза по сравнению с немодифицированным ПП.

Благодарности

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

Том 6

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 106 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. №2 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 y-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-)п 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.

OPTICAL PROPERTIES AND RADIATION STABILITY OF POLYPROPYLENE MODIFIED WITH MgO NANOPARTICLES

M. M. Mikhailov, V. A. Goronchko

Tomsk State University of Control Systems and Radioelectronics,

Tomsk, Russian Federation

Polymer composite materials are widely used in spacecraft and stations in thermal control coatings, as sealants, seals, thermal insulation, as well as in many other structures and products.

The main characteristic of such materials is the stability of properties and performance characteristics to the action of space factors, among which various types of radiation are the main damaging ones. Therefore, it is relevant to study the influence of electron, proton, solar spectrum quanta on the change in optical, electrical, mechanical, and other properties of polymer composite materials. This paper presents the results of a investigation of the optical properties and radiation stability of nanocomposites based on polypropylene modified by the solid state method with MgO nanoparticles in the concentration range of 1-5 mass.%. Diffuse reflectance spectra were recorded in a vacuum of 240-6 Torr before and after electron irradiation (in situ, E = 30 keV, H = 21016 cm-2). The analysis of the nature of the absorption bands recorded in the diffuse reflection spectra, which are due to the formation of free radicals: - С3Н5 -, - С3Н6 -, - C4H6 -, - C4H7 -, - C4H8-, - C4H12 -, - C5H7 -, - C5H10 -, was performed. The optimal value of the concentration of nanoparticles was established, equal to 2 mass.%, at which the area of the integral absorption band at 360 nm after irradiation decreased by 3,35 times, its intensity 107

at the maximum by 3,88 times compared with unmodified polypropylene.

Keywords: polypropylene, optical properties, modification, oxide compounds, nanoparticles,

radiation stability.

References

[1] Lisanevich M. S., Galimzyanova R. Yu., Mukmeneva N.A., KhakimullinYu. N., Rakhmatullina E. R., Khusnutdinova E. V, Sirazetdinov D. S., Garipov I. I. Issledovanie radiacionnoj stojkosti bloksopolimerapropilena i etilena i vozmozhnosti ee povysheniya [Investigation of the radiation resistance of the block copolymer of propylene and ethylene and the possibility of its improvement] // Bulletin of the Technological University, 2018, vol. 21, no. 10, pp. 100-103. (In Russian)

[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] Milinchuk V. K., Tupikov V I. Radiacionnaya stojkost' organicheskih materialov [Radiation resistance of organic materials]. Moscow, Energoatomizdat, 1986, 271 p. (In Russian)

[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] Mikhailov M. M., Goronchko V. A. Radiacionno stojkij polipropilen [Radiation-resistant polypropylene]. Patent RU 2767524, 2021, bulletin no. 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 y-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 (-CH2-)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.

Том 6

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

108

Сведения об авторах

Горончко Владимир Александрович - младший научный сотрудник лаборатории радиационного и космического материаловедения ТУСУР, аспирант кафедры ЭП ТУСУР. Окончил магистратуру в Томском государственном университете систем управления и радиоэлектроники с отличием в 2018 году. Область научных интересов: физика и химия поверхности, оптика, радиационная физика твердого тела, космическое материаловедение.

ORCID: 0000-0002-1033-3912

Михайлов Михаил Михайлович - доктор физико-математических наук, профессор, заведующий лабораторией радиационного и космического материаловедения ТУСУР. В 1986 году защитил докторскую диссертацию в Московском институте электронной техники. Область научных интересов: физика и химия поверхности, оптика, радиационная физика твердого тела, космическое материаловедение.

ORCID: 0000-0003-0657-1122

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.