Effect of Magnetic Field on the Structure and Properties of Polymers and Their Composites

This paper studies the influence of magnetic field on the structure and properties of polymers and their composites. The analysis of research into the impact of magnetic fields on unfilled polymers and composites on their basis allows separate effects associated with the interaction of the polymer matrix with the magnetic field and the effects due to structuring ferromagnetic fillers. We establish that the structure of polymer composite materials changes under the impact of a magnetic field. It results in an anisotropic distribution of ferromagnetic fillers and changes the magnetic properties of polymers. We show that the magnetic field is an effective way to regulate the structure and properties of polymers and their composites as in the synthesis and in physical and chemical methods to modify them. The mechanism of the magnetic field and its effectiveness depends on material’s magnetic properties.

Publication year: 
2013
Issue: 
4
УДК: 
539.2:678.01:539.2:537.212
С. 114—120. Бібліогр.: 34 назви.
References: 

1. Стадник А.Д., Кирик Г.В. Полимерные композиты и нанокомпозиты в магнитных полях. — Сумы: Слобожанщина, 2005. — 240 с.
2. Кирик Г.В., Радзиевский В.Н., Стадник А.Д. Новые композиционные материалы. — Сумы: Университетская книга, 2011. — 310 с.
3. Вплив постійного магнітного поля на структуру композитів на основі епоксидного полімеру та оксиду Fe(ΙΙΙ) або Al(ΙΙΙ) / В.Л. Демченко, В.І. Штомпель, В.О. Віленський, Ю.Ю. Керча // Полімер. журн. — 2008. — 30, № 4. — С. 302—310.
4. Физическая энциклопедия. В 5 т. Т. 2. — М.: Большая рос. энциклопедия, 1994. — 703 с.
5. Калашников С.Г. Электричество. — М.: Гос. изд-во технико-теорет. лит-ры, 1956. — 664 с.
6. Песчанская Н.Н., Якушев П.Н. Ползучесть полимеров в постоянном магнитном поле // Физика твердого тела. — 1997. — 39, вып. 9. — С. 1690—1692.
7. Шипилевский Б.А. Формирование и регулирование свойств єпоксидных композитов. — Ташкент: ФАН, 1979. — 112 с.
8. Егорова Л.Н. Композиционные материалы с улучшеными свойствами на основе эпоксидных олигомеров, подвергнутых воздействию магнитных полей: Автореф. дис. ... канд. хим. наук. — М.: МХТИ, 1979.
9. Алиева С.М. Разработка новых методов структурной модификации полиолефинов в процесе их переработки: Автореф. дис. ... канд. хим. наук. — М.: МХТИ, 1978.
10. Электропроводящие полимерные материалы / В.Е. Гуль, Л.Н. Царский, Н.С. Майзель и др. — М.: Химия, 1968. — 248 с.
11. Рамазанов М.А., Керимли С.Дж., Садыхов Р.З. Влияние постоянного магнитного поля на прочносные, диэлектрические и магнитные свойства композиций на основе полимеров и ферромагнетиков // Пласт. массы. — 2005. — № 10. — С. 5—7.
12. Григорьев Е.И., Завьялов С.А., Чвалун С.Н. Влияние магнитного поля на проводимость поли-n-ксилиленовых пленек, содержащих наночастицы железа и никеля // Высокомолекулярные соединения. Сер. А. — 2003. — 45, № 8. — С. 1308—1313.
13. L.T. Cai et al., “Effects of the magnetic field on the polyaniline film studied by in situ conductivity measurements and X-ray diffraction”, J. Electroanal. Chem., vol. 421, no. 1-2, pp. 45—48, 1997.
14. Влияние однородного магнитного поля на механическое поведение мягких магнитных эластомеров при сжатии / С.С. Абрамчук, Д.А. Гришин, Е.Ю. Крамаренко и др. // Высокомолекулярные соединения. Сер. А. — 2006. — 48, № 2. — С. 245—253.
15. Влияние магнитного поля на упругие и вязкие свойства магнитоэластиков / Л.В. Никитин, Л.С. Миронова, Г.В. Степанов, А.Н. Самусь // Там же. — 2001. — 43, № 4. — С. 698—706.
16. Ахиезер А.И., Барьяхтар В.Г., Пелетминский С.В. Спиновые волны. — М.: Наука, 1967. — 368 с.
17. Вплив наповнювачів і зовнішніх силових полів на параметр жорсткості ПВХ-композицій / В.О. Сідлецький, Б.С. Колупаєв, В.А. Мащенко та ін. // Фізика конденсованих високомолекулярних систем. — 2000. — Вип. 8. — С. 42—43.
18. Родин Ю.П. Постоянные магнитные поля и физико-механические свойства полимеров // Механика композитных материалов. — 1991. — № 3. — С. 490—503.
19. I. Petrova et al., “Investigation of influence of constant magnetic fields on the structure and properties of chloroprene latex based films”, Polymer Testing, vol. 24, no. 8, pp. 1036—1040, 2005.
20. Букетов А.В., Стухляк П.Д., Кальба Є.М. Фізико-хімічні процеси при формуванні епоксикомпозитних матеріалів. — Тернопіль: Збруч, 2005. — 182 с.
21. Yu.P. Rodin and V.P. Khorkov, “Effect of a constant magnetic field on the structure of the components of an epoxy compound. Part 1. Diglycidyl ether of diphenylpropane”, Mech. Composite Mater., vol. 30, no. 6,
pp. 839—842, 1994.
22. Родин Ю.П., Молчанов Ю.М. Ориентация молекул эпоксидных олигомеров в однородном постоянном магнитном поле // Механика композитных материалов. — 1982. — № 6. — С. 1056—1059.
23. Молчанов Ю.М., Родин Ю.П., Кисис Э.Р. Некоторые особенности структурных изменений эпоксидной смолы под воздействием магнитных полей // Механика полимеров. — 1978. — № 4. — С. 583—587.
24. Молчанов Ю.М., Родин Ю.П., Кисис Э.Р. Воздействие неоднородного магнитного поля на полимерные материалы // Механика полимеров. — 1976. — № 3. — С. 916—918.
25. Родин Ю.П., Молчанов Ю.М. Поведение макромолекул атактического полистирола в однородном постоянном магнитном поле // Механика композитных материалов. — 1982. — № 4. — С. 671—678.
26. Малежик М. П., Січкар Т. Г. Модифікація фізико-механічних властивостей епоксидних полімерів на стадії їх формування в магнітному полі // Фізика конденсованих високомолекулярних систем. — 1997. — Вип. 3. — С. 68—71.
27. Изменение температурных характеристик эпоксидных связующих под действием магнитного поля / А.Н. Кваша, Т.А. Манько, А.В. Соловьев и др. // Механика композитных материалов. — 1983. — № 3. — С. 544— 546.
28. Молчанов Ю.М., Кисис Э.Р., Родин Ю.П. Структурные изменения полимерных материалов в магнитном поле // Механика полимеров. — 1973. — № 4. — С. 737— 761.
29. L. Pottié et al., “Investigation of anisotropic epoxy-amine thermosets synthesised in a magnetic field”, Liquid Crystals, vol. 35, pp. 913—924, 2008.
30. C.B. Benicewicz et al., “Magnetic Field Orientation of Liquid Crystalline Epoxy Thermosets”, Macromolecules, vol. 31, no. 15, pp. 4730—4738, 1998.
31. E. Camponeschi et al., “Properties of carbon nanotube—polymer composites aligned in a magnetic field”, Carbon, vol. 45, pp. 2037—2046, 2007.
32. H. Mahfuz et al., “Enhancement of strength and stiffness of epoxy-based composites using nanoparticle infusion and high magnetic fields”, Mater. Letters, vol. 61, pp. 2535—2539, 2007.
33. Букетов А.В. Закономірності впливу обробки енергетичними полями зв’язуючого і наповнювачів на властивості епоксикомпозитних матеріалів для захисних покриттів: Дис. … докт. техн. наук : 05.02.01. — Київ, 2007. — 337 с.
34. Букетов А.В. Про синергізм впливу магнітного поля та магнітної природи наповнювача на характеристики епоксикомпозитів // Вісник ХДТУСГ. — 2003. — Вип. 20. — С. 385—390.

References [transliteration]: 

1. Stadnik A.D., Kirik G.V. Polimernye kompozity i nanokompozity v magnitnykh poli͡akh. – Sumy: Slobozhanshchina, 2005. – 240 s.
2. Kirik G.V., Radzievskiĭ V.N., Stadnik A.D. Novye kompozit͡sionnye materialy. – Sumy: Universitetskai͡a kniga, 2011. – 310 s.
3. Vplyv postiĭnoho mahnitnoho poli͡a na strukturu kompozytiv na osnovi epoksydnoho polimeru ta oksydu Fe(III) abo Al(III) / V.L. Demchenko, V.I. Shtompel′, V.O. Vilens′kyĭ, I͡u.I͡u. Kercha // Polimer. z͡hurn. – 2008. – 30, # 4. – S. 302–310.
4. Fizicheskai͡a ėnt͡siklopedii͡a. V 5 t. T. 2. – M.: Bol'shai͡a ros. ėnt͡siklopedii͡a, 1994. – 703 s.
5. Kalashnikov S.G. Ėlektrichestvo. – M.: Gos. izd-vo tekhniko-teoret. lit-ry, 1956. – 664 s.
6. Peschanskai͡a N.N., I͡Akushev P.N. Polzuchest' polimerov v postoi͡annom magnitnom pole // Fizika tverdogo tela. – 1997. – 39, vyp. 9. – S. 1690–1692.
7. Shipilevskiĭ B.A. Formirovanie i regulirovanie svoĭstv єpoksidnykh kompozitov. – Tashkent: FAN, 1979. – 112 s.
8. Egorova L.N. Kompozit͡sionnye materialy s uluchshenymi svoĭstvami na osnove ėpoksidnykh oligomerov, podvergnutykh vozdeĭstvii͡u magnitnykh poleĭ: Avtoref. dis. ... kand. khim. nauk. – M.: MKhTI, 1979.
9. Alieva S.M. Razrabotka novykh metodov strukturnoĭ modifikat͡sii poliolefinov v prot͡sese ikh pererabotki: Avtoref. dis. ... kand. khim. nauk. – M.: MKhTI, 1978.
10. Ėlektroprovodi͡ashchie polimernye materialy / V.E. Gul', L.N. T͡Sarskiĭ, N.S. Maĭzel' i dr. – M.: Khimii͡a, 1968. – 248 s.
11. amazanov M.A., Kerimli S.Dzh., Sadykhov R.Z. Vlii͡anie postoi͡annogo magnitnogo poli͡a na prochnosnye, diėlektricheskie i magnitnye svoĭstva kompozit͡siĭ na osnove polimerov i ferromagnetikov // Plast. massy. – 2005. – # 10. – S. 5–7.
12. Grigor'ev E.I., Zav'i͡alov S.A., Chvalun S.N. Vlii͡anie magnitnogo poli͡a na provodimost' poli-n-ksililenovykh plenek, soderzhashchikh nanochastit͡sy zheleza i nikeli͡a // Vysokomolekuli͡arnye soedinenii͡a. Ser. A. – 2003. – 45, # 8. – S. 1308–1313.
13. L.T. Cai et al., “Effects of the magnetic field on the polyaniline film studied by in situ conductivity measurements and X-ray diffraction”, J. Electroanal. Chem., vol. 421, no. 1-2, pp. 45–48, 1997.
14. Vlii͡anie odnorodnogo magnitnogo poli͡a na mekhanicheskoe povedenie mi͡agkikh magnitnykh ėlastomerov pri szhatii | S.S. Abramchuk, D.A. Grishin, E.I͡U. Kramarenko i dr. // Vysokomolekuli͡arnye soedinenii͡a. Ser. A. – 2006. – 48, # 2. – S. 245–253.
15. Vlii͡anie magnitnogo poli͡a na uprugie i vi͡azkie svoĭstva magnitoėlastikov / L.V. Nikitin, L.S. Mironova, G.V. Stepanov, A.N. Samus' // Tam zhe. – 2001. – 43, # 4. – S. 698–706.
16. Akhiezer A.I., Bar'i͡akhtar V.G., Peletminskiĭ S.V. Spinovye volny. – M.: Nauka, 1967. – 368 s.
17. Vplyv napovni͡uvachiv i zovnishnikh sylovykh poliv na parametr z͡horstkosti PVKh-kompozyt͡siĭ / V.O. Sidlet͡s′kyĭ, B.S. Kolupai͡ev, V.A. Mashchenko ta in. // Fizyka kondensovanykh vysokomolekuli͡arnykh system. – 2000. – Vyp. 8. – S. 42–43.
18. Rodin I͡U.P. Postoi͡annye magnitnye poli͡a i fiziko-mekhanicheskie svoĭstva polimerov // Mekhanika kompozitnykh materialov. – 1991. – # 3. – S. 490–503.
19. I. Petrova et al., “Investigation of influence of constant magnetic fields on the structure and properties of chloroprene latex based films”, Polymer Testing, vol. 24, no. 8, pp. 1036–1040. 2005.
20. Buketov A.V., Stukhli͡ak P.D., Kal′ba I͡e.M. Fizyko-khimichni prot͡sesy pry formuvanni epoksykompozytnykh materialiv. – Ternopil′: Zbruch, 2005. – 182 s.
21. Yu.P. Rodin and V.P. Khorkov, “Effect of a constant magnetic field on the structure of the components of an epoxy compound. Part 1. Diglycidyl ether of diphenylpropane”, Mech. Composite Mater., vol. 30, no. 6, pp. 839–842, 1994.
22. Rodin I͡U.P., Molchanov I͡U.M. Orientat͡sii͡a molekul ėpoksidnykh oligomerov v odnorodnom postoi͡annom magnitnom pole // Mekhanika kompozitnykh materialov. – 1982. – # 6. – S. 1056–1059.
23. Molchanov I͡U.M., Rodin I͡U.P., Kisis Ė.R. Nekotorye osobennosti strukturnykh izmeneniĭ ėpoksidnoĭ smoly pod vozdeĭstviem magnitnykh poleĭ // Mekhanika polimerov. – 1978. – # 4. – S. 583–587.
24. Molchanov I͡U.M., Rodin I͡U.P., Kisis Ė.R. Vozdeĭstvie neodnorodnogo magnitnogo poli͡a na polimernye materialy // Mekhanika polimerov. – 1976. – # 3. – S. 916–918.
25. Rodin I͡U.P., Molchanov I͡U.M. Povedenie makromolekul atakticheskogo polistirola v odnorodnom postoi͡annom magnitnom pole // Mekhanika kompozitnykh materialov. – 1982. – # 4. – S. 671–678.
26. Malez͡hyk M. P., Sichkar T. H. Modyfikat͡sii͡a fizyko-mekhanichnykh vlastyvosteĭ epoksydnykh polimeriv na stadiï ïkh formuvanni͡a v mahnitnomu poli // Fizyka kondensovanykh vysokomolekuli͡arnykh system. – 1997. – Vyp. 3. – S. 68–71.
27. Izmenenie temperaturnykh kharakteristik ėpoksidnykh svi͡azui͡ushchikh pod deĭstviem magnitnogo poli͡a / A.N. Kvasha, T.A. Man'ko, A.V. Solov'ev i dr. // Mekhanika kompozitnykh materialov. – 1983. – # 3. – S. 544–546.
28. Molchanov I͡U.M., Kisis Ė.R., Rodin I͡U.P. Strukturnye izmenenii͡a polimernykh materialov v magnitnom pole // Mekhanika polimerov. – 1973. – # 4. – S. 737–761.
29. L. Pottié et al., “Investigation of anisotropic epoxy-amine thermosets synthesised in a magnetic field”, Liquid Crystals, vol. 35, pp. 913–924, 2008.
30. C.B. Benicewicz et al., “Magnetic Field Orientation of Liquid Crystalline Epoxy Thermosets”, Macromolecules, vol. 31, no. 15, pp. 4730–4738, 1998.
31. E. Camponeschi et al., “Properties of carbon nanotube–polymer composites aligned in a magnetic field”, Carbon, vol. 45, pp. 2037–2046, 2007.
32. H. Mahfuz et al., “Enhancement of strength and stiffness of epoxy-based composites using nanoparticle infusion and high magnetic fields”, Mater. Letters, vol. 61, pp. 2535–2539, 2007.
33. Buketov A.V. Zakonomirnosti vplyvu obrobky enerhetychnymy poli͡amy zvi͡azui͡uchoho i napovni͡uvachiv na vlastyvosti epoksykompozytnykh materialiv dli͡a zakhysnykh pokryttiv: Dys. … dok. tekhn. nauk : 05.02.01. – Kyïv, 2007. – 337 s.
34. Buketov A.V. Pro synerhizm vplyvu mahnitnoho poli͡a ta mahnitnoï pryrody napovni͡uvacha na kharakterystyky epoksykompozytiv // Visnyk KhDTUSH. – 2003. – Vyp. 20. – S. 385–390.

AttachmentSize
2013-4-18.pdf228.42 KB

Тематичні розділи журналу

,