Polypyrrole-wrapped halloysite nanocomposite and its rheological response under electric fields

Abstract

Conducting polypyrrole (PPy)-wrapped halloysite nanotube (HNT) nanocomposites (PPy/HNT) were prepared using an in situ polymerization process of pyrrole monomer in the presence of a HNT dispersion, and its electrorheological (ER) properties were investigated under applied electric fields. The morphology of both HNT and PPy/HNT nanocomposite was examined by scanning electron microscopy and transmission electron microscopy. The synthesized PPy/HNT nanocomposites were also analyzed using a physisorption analyzer, Fourier-transform infrared spectroscopy, and thermogravimetric analysis. The ER properties of the PPy/HNT nanocomposite dispersed in silicone oil measured using a rotational rheometer under different electric field strengths exhibited ER behaviors of shear stress, dynamic moduli, and relaxation modulus with a change in slope from 1.5 to 1.0.

Halloysite nanotubes: Prospects in electrorheology

“…The authors note the classical quadratic dependence of the yield stress on electric field. Nevertheless, PPy-based composite [22] showed the yield stress 22.6 Pa at 10 vol% and electric field 2 kV/mm. The dependence of the yield stress on electric field in this case was not quadratic and changes from 1.5 to 1 at electric field value 2.5 kV/mm.…”

“…In the last decade several papers were reported about the application of layered aluminosilicates and polymer composites based on them as fillers for electrorheological fluids [15][16][17][18][19]. At the same time, the number of such articles is not significant, and only few of them are devoted to systems with halloysite [20][21][22]. In these papers, the electrorheological effect of halloysite suspension in silicon oil and its PANI-based and PPy-based composites was demonstrated.…”

Stimuli-Responsive Polymer-Clay Nanocomposites under Electric Fields

“…$\mathrm{sans-serif\tau }=\frac{{\mathsf{\tau }}_0}{1+{({\mathrm{t}}_1\dot{\mathsf{\gamma }})}^{\mathsf{\alpha }}}+{\mathsf{\eta }}_{\infty }(1+\frac{1}{{({\mathrm{t}}_2\dot{\mathsf{\gamma }})}^{\mathsf{\beta }}})\dot{\mathsf{\gamma }}$ where η ∞ represents the viscosity at the infinite shear rate that is interpreted as the viscosity in the absence of an external electric field. The parameters, t 1 and t 2 , are time constants, the exponents α and β are defined as the decrease and increase in shear stress; the exponents β has the range 0 < β ≤ 1, due to $\frac{\mathrm{normald}\mathrm{sans-serif\tau }}{\dot{\mathrm{sans-serif\gamma }}}\ge 0$ [68]. Figure 10a shows the fitting of the two model equations for the Pal/PANI composite-based ER fluid.…”

Идентификация Свойств Полимерных Композитных Материалов В Пространстве Их Ротационно-Вязкостных Характеристик

“…Возможность экспресс-анализа молекулярной массы полимеров по их характеристической вязкости -давно известный факт (уравнение Марка−Куна−Хаувинка [4]), который, хотя и упрощенно, но, по сути, отражает наличие указанной корреляции. В то же время имеющийся к настоящему времени огромный экспериментальный материал [5][6][7] убеждает в более значительной информативности ротационных вискозиметрических характеристик в задачах косвенного оценивания, прогноза и управления качеством производимой продукции. В ряде работ, например в [8], приведена кривая текучести, которая, выражая специфические свойства исследуемого авторами работы материала, в то же время обладает характерными чертами, наблюдаемыми во множестве других экспериментальных данных ротационной вискозиметрии.…”

“…Характерная перевернутая S-образная кривая, связывающая сдвиговую скорость с силами сопротивления деформации, имеет в середине выраженный пологий участок. К объяснению этой особенности, встречающейся в широком наборе исследуемых материалов, разными исследователями привлечены процессы взаимодействия как молекулярного уровня [3], так и уровня образующихся глобул, конгломератов в микро-, мезо-и макромасштабах [7]. Однако наряду с существованием качественно общих характеристик значительно более высока роль специфических сторон физических явлений, которые отражаются на характеристиках течения [1,9].…”