Composites Based on Biodegradable Polymers and Layered Structures

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The paper presents the results of mechanical and electrical tests of composite materials based on biodegradable polymers (polyvinyl alcohol, polyacrylamide, starch) and synthetic layered double hydroxides (Ni–Al, Zn–Al) obtained by two-stage (chemical) and one-stage (plasma chemical) methods. The one-stage method for producing composites involves the formation of filler structures during the burning of low-temperature plasma in the bulk of an aqueous polymer solution. Electrode materials were used as precursors. Regardless of the production method, 2D hexagonal structures are formed and embedded in the polymer matrix. This is evidenced by IR spectroscopy data showing shifts in the main characteristic bands and the appearance of new ones. It has been established that layered fillers can be both plasticizers and reinforcing agents. The influence of the viscosity of the polymer matrix on the mechanical characteristics of the composites has been revealed. The introduction of fillers changes the surface roughness, leading to an increase in hydrophobicity of the composites. It has been established that the current–voltage curves of the composites are nonlinear, so that such composites can be considered as flexible analogues of nonlinear electronic components.

About the authors

A. V. Khlyustova

Krestov Institute of Solution Chemistry, Russian Academy of Sciences

Email: kav@isc-ras.ru
153045, Ivanovo, Russia

A. V. Agafonov

Krestov Institute of Solution Chemistry, Russian Academy of Sciences

Email: kav@isc-ras.ru
153045, Ivanovo, Russia

V. A. Titov

Krestov Institute of Solution Chemistry, Russian Academy of Sciences

Email: kav@isc-ras.ru
153045, Ivanovo, Russia

A. V. Evdokimova

Krestov Institute of Solution Chemistry, Russian Academy of Sciences

Email: kav@isc-ras.ru
153045, Ivanovo, Russia

V. D. Shibaeva

Krestov Institute of Solution Chemistry, Russian Academy of Sciences

Email: kav@isc-ras.ru
153045, Ivanovo, Russia

A. S. Kraev

Krestov Institute of Solution Chemistry, Russian Academy of Sciences

Email: kav@isc-ras.ru
153045, Ivanovo, Russia

N. A. Sirotkin

Krestov Institute of Solution Chemistry, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: kav@isc-ras.ru
153045, Ivanovo, Russia

References

  1. Luo X., Zhu L., Wang Y.C., Li J., Nie J., Wang Z.L. // Adv. Funct. Mater. 2021. V. 31. Art. 2104928.
  2. Гасанли Ш.М., Самедова У.Ф. // Журн. техн. физики. 2013. Т. 83. № 10. С. 132.
  3. Степашкина А.С., Алешин А.Н., Рымкевич П.П. // Физика твердого тела. 2015. Т. 57. № 14. С. 814.
  4. Shin S.H., Kwon Y.H., Lee M.H., Jung J.Y., Seol J.H., Nah J. // Nanoscale. 2016. V. 8. № 3. P. 1314.
  5. Guan N., Dai X., Babichev A.V., Julien F.H., Tchernycheva M. // Chem. Sci. 2017. V. 8. № 12. P. 7904.
  6. Кахраманов Н.Т.О., Косева Н.С. // Перспективные материалы. 2019. Т. 3. С. 47.
  7. Zhou Y., Liu F., Wang H. // Polym. Compos. 2017. V. 38. № 4. P. 803.
  8. Botan R., Pinheiro I.F., Ferreira F.V., Lona L.M.F. // Mater. Res. Express, 2018. V. 5. P. 6500.
  9. Zhang Z., Qin J., Zhang W., Pan Y.-T., Wang D.-Y., Yang R. // Chem. Eng. J. 2020. V. 381. P. 122777.
  10. Quispe-Dominguez R., Naseem S., Leuteritz A., Kuehnert I. // RSC Adv. 2019. V. 9. P. 658.
  11. Singh M., Somvanshi D., Singh R.K., Mahanta A.K., Maiti P., Misra N., Paik P. // J. Appl. Polym. Sci. 2020. V. 137. № 27. P. 48894.
  12. Ruiz C.V., López-González M., Giraldo O. // Polym. Test. 2021. V. 94. P. 107057.
  13. Dinari M., Nabiyan A. // Polym. Compos. 2017. V. 38. P. E128.
  14. Du M., Ye W., Lv W., Fu H., Zheng Q. // Eur. Polym. J. 2014. V. 61. P. 300.
  15. Mochane M.J., Magagula S.I., Sefadi J.S., Sadiku E.R., Mokhena T.C. // Crystals. 2020. V. 10. № 7. P. 612.
  16. Ramaraj B., Nayak S.K., Yoon K.R. // J. Appl. Polym. Sci. 2010. V. 116. P. 1671.
  17. Zhou K., Gui Z., Hu Y. // Polym. Adv. Technol. 2017. V. 28. № 3. P. 386.
  18. Hu Z., Chen G. // Adv. Mater. 2014. V. 26. № 34. P. 5950.
  19. Ma Z., Meng D., Zhang Z., Wang Y. // Thermochim. Acta. 2022. V. 707. Art. 179118.
  20. Zhao C.X., Liu Y., Wang D.Y., Wang D.L., Wang Y.Z. // Polym. Degrad. Stab. 2008. V. 93. P. 1323.
  21. De Carvalho A.J.F., Curvelo A.A.S., Agnelli J.A.M. // Carbohydr. Polym. 2001. V. 45. № 2. P. 189.
  22. Sierakowski M.R., Souza G.P., Wypych F. // Carbohydr. Polym. 2003. V. 52. P. 101.
  23. Yang F., Kadhim M.S., Babiker M., Elshekh H., Hou W., Huang G., Zhang Y., Zhao Y., Sun B. // Mater. Today Commun. 2019. V. 20. Art. 100573.
  24. Ali H.E., Khairy Y., Algarni H., Elsaeedy H.I., Alshehri A.M., Yahia I.S. // J. Mater. Sci. Mater. Electron. 2018. V. 29. Art. 20424.
  25. Elsaeedy H.I., Ali H.E., Algarni H., Yahia I. S. // Appl. Phys. A. 2019. V. 125. P. 79.
  26. Bidadi H., Olad A., Parhizkar M., Aref S.M., Ghafouri M. // Vacuum. 2013. V. 87. P. 50.
  27. Das A.K., Dutta B., Sinha S., Mukherjee A., Basu S., Meikap A.K. // AIP Conf. Proceed. 2016. V. 1731. Art. 110036.
  28. Khlyustova A., Sirotkin N., Kraev A., Agafonov A., Titov V. // Polym. Compos. 2022. V. 43. № 6. P. 4029.
  29. Ma X., Yu J., Wang N. // Compos. Sci. Technol. 2008. V. 68. № 1. P. 268.
  30. Wang S., Zhang P., Li Y., Li J., Li X., Yang J., Ji M., Li F., Zhang C. // Carbohydr. Polym. 2023. V. 307. Art. 120627.
  31. Blyakhman F.A., Safronov A.P., Zubarev A.Y., Shklyar T.F., Makeyev O.G., Makarova E.B., Melekhin V.V., Laranaga A., Kurlyandskaya G.V. // Res. Phys. 2017. V. 7. P. 3624.
  32. Ohm Y., Pan C., Ford M.J., Huang X., Liao J., Majidi C. // Nature Electronics. 2021. V. 4. № 3. P. 185.
  33. Khlyustova A., Sirotkin N., Kraev A., Agafonov A., Titov V. // J. Appl. Polym. Sci. 2021. V. 138. № 40. Art. 51174.
  34. Agafonov A.V., Sirotkin N.A., Titov V.A., Khlyustova A.V. // Russ. J. Inorg. Chem. 2022. V. 67. № 3. P. 253.
  35. Agafonov A.V., Sirotkin N.A., Titov V.A., Khlyustova A.V. // Inorg. Mater. 2022. V. 58. № 11. P. 1137.
  36. Khlyustova A., Sirotkin N., Titov V., Agafonov A. // J. Alloys Compnds. 2021. V. 858. Art. 157664.
  37. Agafonov A.V., Shibaeva V.D., Kraev A.S., Sirotkin N.A., Titov V.A., Khlyustova A.V. // Russ. J. Inorg. Chem. 2023. V. 68. № 1. P. 1.
  38. Cavani F., Trifiro F., Vaccari A. // Catal. Today. 1991. V. 11. № 2. P. 173.
  39. Leroux F., Besse J.P. // Chem. Mater. 2001. V. 13. № 10. P. 3507.
  40. Jiang S.D., Tang G., Bai Z.M., Wang Y.Y., Hu Y., Song L. // RSC Adv. 2014. V. 4. № 7. P. 3253.
  41. Козлов Г.В. // Успехи физ. наук. 2015. Т. 185. № 1. С. 35.
  42. Яновский Ю.Г., Козлов Г.В., Карнет Ю.Н. // Физ. мезомеханика. 2012. Т. 15. № 6. С. 21.
  43. Валиев Х.С., Квасков В.Б. Нелинейные металлооксидные полупроводники. М.: Энергоатомиздат, 1983.
  44. Wang X., Huang L., Zhang C., Deng Y., Xie P., Liu L., Cheng J. // Carbohydr. Polym. 2020. V. 240. Art. 116292.
  45. Gürler N., Torğut G. // Polym. Compos. 2021. V. 42. 1. P. 173.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2.

Download (338KB)
3.

Download (2MB)
4.

Download (674KB)
5.

Download (283KB)
6.

Download (261KB)

Copyright (c) 2023 А.В. Агафонов, В.А. Титов, А.В. Евдокимова, В.Д. Шибаева, А.С. Краев, Н.А. Сироткин, А.В. Хлюстова

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».