УДК 544.032.16

Диспергирование углеродного наноматериала

в водных растворах ПАВ и полимеров

© ,1* ,1

,2 1+

1 Химический институт им. . КФУ. Ул. Кремлевская, 18. г. Казань, 420008. Республика Татарстан. Россия. Тел.: (843) 233-71-45. Факс: (843) 233-74-16.

E-mail: Alexander. *****@***ru

2 Кафедра производства летательных аппаратов ИАНТЭ Казанского национального исследовательского технического университета им. . Ул. Л. Толстого 15. г. Казань, 420012. Республика Татарстан. Россия.

Тел.: (843) 236-64-94.

_______________________________________________

*Ведущий направление; +Поддерживающий переписку

Ключевые слова: полипропилен, углеродный наноматериал, нанокомпозит, диспергирование, поверхностно-активные вещества, водорастворимые полимеры

Аннотация

В настоящей работе получены полимерные нанокомпозиты на основе полипропилена марок PP1525J, PP8300G и PP8300M, модифицированного углеродным наноматериалом (УНМ). Разработан способ диспергирования УНМ в воде с применением ряда поверхностно-активных веществ и водорастворимых полимеров. Проведена оценка влияния типа солюбилизирующего агента на эффективность получения устойчивых растворов индивидуализированных углеродных нанотрубок. Для получения равномерного распределения нанотрубок в полимерной матрице предложено наносить полученные водные дисперсии углеродных наночастиц на гранулы полипропилена для последующего экструдирования.

Введение

В настоящее время полимерные композиционные материалы (ПКМ) занимают все более значительное место в ряду современных конструкционных материалов при изготовлении самолетов и вертолетов, транспортных и плавательных средств, а также в строительстве, производстве отделочных материалов [1]. В связи с этим насущной задачей является разработка ПКМ с улучшенными свойствами, а также более экономичных и экологичных технологий их получения и переработки.

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

В последние годы интенсивно разрабатываются полимерные композиты с использованием наномодификаторов, в частности, углеродных нанотрубок. Наличие наномодификаторов в полимерной матрице придает материалу новые, и даже уникальные свойства, например, увеличиваются прочность, модуль упругости, ударная вязкость [2]. Для достижения более высоких значений ряда эксплуатационных свойств, а также удешевления конечного продукта, в полимеры вводят разнообразные наполнители, вплоть до 60-80 мас.% и выше. Это, однако, может ухудшать прочностные характеристики полимерных материалов и ряд других характеристик. Таким образом, при разработке наполненных композитов необходимо значительное внимание уделять поиску путей улучшения совместимости частиц наполнителя с матрицей полимера. С этой целью при получении композитов используют совмещающие агенты. Такие вещества могут одновременно выполнять и другую функцию – служить стабилизаторами индивидуального состояния наноразмерного модификатора.

Важной и актуальной задачей является разработка наномодифицированных полимерных композиционных материалов с необходимыми свойствами на основе термопластов (полипропилена и др.), и создание технологий их изготовления, включая получение наночастиц в индивидуализированном виде. Вопросы получения полимерных композитов на основе разнообразных типов наночастиц и их свойства обсуждаются в ряде обзоров (см., например, [1-5]. В научной литературе имеются многочисленные публикации о свойствах наночастиц, способах их стабилизации, введения в полимерные матрицы разного типа для получения нанокомпозитов. В отечественных и зарубежных публикациях есть информация о полученных положительных результатах при модифицировании полимеров и композиционных материалов на их основе наночастицами (повышение прочности, ударной вязкости, модуля упругости). Как правило, она имеет качественный характер и, самое главное, относится к лабораторным образцам.

Одними из наиболее перспективных наноразмерных армирующих элементов для получения композитов считаются углеродные нанотрубки [6,7].

Существующие методы введения нанотрубок в полимерную матрицу основаны на:

а)        простом механическом смешении с полимером в жидком (размягченном при плавлении) состоянии, или с раствором полимера с последующим удалением растворителя [8];

б)        физических методах индивидуализации наночастиц и защиты их поверхности от повторного агрегирования (нанесением адсорбционных слоев поверхностно-активных веществ или полимеров из растворов) [9].

Распространенным способом разбиения агрегатов наночастиц, включая углеродные нанотрубки, является диспергирование наноматериала в жидкой среде [10] вследствие адсорбции защитного материала (ПАВ, полимера) на поверхности частиц.

В этом случае в разработке способа разделения пучков нанотрубок для их изолирования в индивидуальном виде и предотвращения повторной агрегации в жидкой дисперсии присутствует два ключевых момента: выбор типа и режимов физического воздействия на наноматериал и выбор жидкой среды, в которой проводится диспергирование.

Обычно в качестве таких сред выбор падает на малополярные органические растворители, растворы поверхностно-активных веществ (ПАВ), некоторых видов полимеров в воде или полярных органических растворителях [11]. Применение органических растворителей обычно менее удобно из соображений пожарной безопасности, экономических соображений, их вредного воздействия на живые организмы и окружающую среду в целом, поэтому предпочтительно использование водных дисперсий ПАВ и полимеров.

Поверхностно-активные вещества прочно адсорбируются на поверхности наночастиц, изолируя их от полярного водного окружения [12]. Вместо низкомолекулярных ПАВ может быть предложено использование растворимых полимеров и сополимеров [13].

Задачей данной работы стало исследование возможностей различных поверхностно-активных веществ и растворимых полимеров выполнять функции агентов, защищающих изолированные нанотрубки от повторной агрегации. В данной работе были решены следующие задачи:

–        индивидуализации наночастиц путем разбиения их агрегатов в ходе обработки ультразвуком в суспензии, и нанесения на их поверхность «защитного» слоя из поверхностно-активных веществ и/или специальных полимеров;

–        совмещения индивидуализированных наночастиц с гранулами термопластичного полимера

–        получения полимерного нанокомпозита с заданным содержанием наночастиц.

Экспериментальная часть

Объекты исследования. В качестве модификатора использовали углеродный наноматериал (УНМ) «Таунит» производства (г. Тамбов). Свойства использованного УНМ, в соответствии с паспортом производителя, приведены в табл. 1.

Табл. 1. Общая характеристика УНМ «Таунит».

Параметры

Наружный диаметр, нм

20ч70

Внутренний диаметр, нм

5ч10

Длина, мкм

2 и более

Общий объем примесей, % (после очистки)

до 5 (до 1)

Насыпная плотность, г/см3

0.4ч0.6

Удельная геометрическая поверхность, м2/г

120ч130 и более

Термостабильность, °С

до 600


В качестве термопластичного полимера использовали образцы полипропилена марок PP8300G, PP1525J и PP8300M производства , паспортные характеристики которых приведены в табл. 2.

Табл. 2. Паспортные характеристики образцов полипропилена различных марок.

Характеристики

Марка полипропилена

PP1525J

PP8300G

PP8300M

Показатель текучести расплава при 2.16 кгс и 230°С, г/10 мин

2.9-3.2

1.2-1.5

6.0-8.0

Разброс предела текучести в пределах партии, %, не более

±10

±10

±10

Модуль упругости при изгибе, МПа, не менее

1400

1050

1100

Ударная вязкость по Изоду при 23°С, Дж/м, не менее

45

500

85

Ударная вязкость по Изоду при -20°С, Дж/м, не менее

50

35

Предел прочности при растяжении, МПа, не менее

34

26

26

Относительное удлинение при пределе текучести, %, не менее

10

11

7

Массовая доля летучих веществ, %, не более

±0.12

±0.12

±0.12


Методика получения нанокомпозитов на основе полипропилена. Для диспергирования УНМ использовали ряд водорастворимых полимеров: поливиниловый спирт (ПВС), полиакриламид (ПАА), поливинилпирролидон (ПВП), поливинилацетат (ПВА), аддукт блок-сополимера окиси этилена и окиси пропилена с алифатическим спиртом, полиакриловая кислота (ПАК), полиакриламиды с разным содержанием анионных групп (аПАА), – а также катионные полимеры: полиакриламиды с разным содержанием катионных групп (кПАА). В качестве анионного ПАВ был выбран додецилбензолсульфонат натрия.

Жидкие образцы, содержащие УНМ, предварительно обработанные на горизонтальной бисерной мельнице МШПМ-1, подвергали последующей обработке на ультразвуковом диспергаторе УЗДН-2Т (мощность 20 Вт, рабочая частота 22 кГц), обеспечивающем дальнейшее измельчение наноматериала до необходимой степени дисперсности.

Степень диспергирования УНМ в жидкостях контролировали по изменению оптической плотности при длине волны 500 нм с использованием спектрофотометра Lambda 35 (Perkin-Elmer).

Для получения наномодифицированного полипропилена было решено использовать следующую последовательность действий:

а)        диспергировать УНМ в жидкой среде до состояния индивидуальных наночастиц;

б)        нанести полученную дисперсию на гранулы полимера с последующим удалением растворителя.

Схематически процесс получения нанокомпозита на основе полипропилена и углеродного наноматериала представлен на рис. 1:

Рис. 1. Схема получения нанокомпозита на основе полипропилена и углеродного наноматериала.

Результаты и их обсуждение

Разработка метода диспергирования наномодификаторов в растворе. Были опробованы различные типы жидких сред: легколетучие органические растворители (ацетон, спирт) или их смеси, а также водные микрогетерогенные среды на основе растворов поверхностно-активных веществ (ПАВ) и водорастворимых полимеров.

Исходный УНМ состоит из агломератов, имеющих достаточно высокую прочность, что не позволяет достичь удовлетворительного результата по диспергированию его до наноразмерного состояния. Поэтому необходимым условием является его предварительная механическая обработка. В ходе этой обработки вышеупомянутые агломераты разрушаются, и дальнейшее диспергирование происходит с большей эффективностью.

Предварительные опыты по перемешиванию навесок УНМ в выбранных растворителях не дали результата: через 10 мин происходило полное оседание углеродного материала на дне и на стенках сосуда.

Дальнейшие эксперименты по механическому разрушению агломератов УНМ проводили с использованием горизонтальной бисерной мельницы МШПМ-1, обеспечивающей измельчение наполнителя при перемешивании вязких сред (скорость диспергирования 1000 об/мин). Проведенные эксперименты показали, что механическое перемешивание жидких сред, содержащих 0.005-0.1 масс.% УНМ, не дает устойчивых дисперсий (расслоение происходит за 0.25-5 часов). Тем не менее, такая предварительная механическая обработка УНМ в жидкой среде необходима, поскольку облегчает дальнейшую индивидуализацию наночастиц.

Диспергирование наночастиц в жидкой фазе. Ультразвуковое (УЗ) диспергирование смесей УНМ-растворитель достаточно быстро приводило к образованию непрозрачной дисперсии, устойчивость которой во времени зависела от продолжительности УЗ-обработки. Для количественной характеристики устойчивости дисперсий использовали величину пропускания T света с длиной волны 500 нм, полученную методом спектрофотометрии. Из рис. 2 видно, что 15 мин УЗ-воздействия (кривая 1) явно недостаточно для получения устойчивой дисперсии УНМ в смеси ацетон-спирт, тогда как после 1 часа обработки время жизни дисперсии значительно возрастает (кривая 2).

Рис. 2. Кинетическая кривая устойчивости дисперсии УНМ-растворитель после УЗ-диспергирования растворов в течение 15 мин (1), 1 часа (2); t – время, прошедшее после УЗ-диспергирования. Длина волны 500 нм. Содержание УНМ 0.01 масс.%. Растворитель: смесь ацетон-спирт (1:1 по объему).

Полученные результаты говорят о возможности получения дисперсии агрегатов нанотрубок в смеси легколетучих растворителей спирт-ацетон. Между тем, для передачи высоких механических свойств нанотрубок полимерной матрице необходима высокая степень контакта их поверхности с фрагментами полимерной цепи или сетки.

Иными словами, необходимо достичь высокой степени разбиения агрегатов нанотрубок на отдельные их составляющие. На практике это должно приводить к просветлению обработанных ультразвуком дисперсий нанотрубок вследствие распада их пучков до индивидуальных частиц. Последние, вследствие малой величины диаметра трубок (до 60 нм) должны слабо рассеивать свет в видимом диапазоне спектра. Из полученных данных, приведенных на рис. 3, следует, что длительное (более 5 часов) воздействие ультразвука на изученные системы приводит к увеличению пропускания дисперсных систем.

Рис. 3. Оптические спектры растворов в системе УНМ (0.01 масс.%) – растворитель сразу после обработки ультразвуком в течение 1 (1) или 5 (2) часов. Растворитель: смесь ацетон-спирт (1:1 по объему).

Седиментационая устойчивость полученной дисперсии УНМ в указанной смеси растворителей оценивалась также с помощью центрифугирования. Центрифугирование в течение 5 мин на центрифуге Rotina 38 (Германия) с ускорением 10000g, привело к значительному осветлению раствора вследствие значительного уменьшения его оптической плотности, рис. 4.

Рис. 4. Оптические спектры растворов в системе УНМ (0.01 масс.%) – растворитель, записанные сразу после обработки ультразвуком в течение 1 ч (1) и после центрифугирования с ускорением 10000g в течение 5 мин (2). Растворитель: смесь ацетон-спирт (1:1 по объему).

На стенках пробирки образовалась темная пленка осажденных мелкодисперсных частиц.

Проведенное исследование позволило выявить следующие недостатки ультразвукового диспергирования УНМ в легколетучих растворителях:

–        при максимальной мощности (20 Вт) происходило быстрое нагревание жидкости, а поскольку использованные растворители имеют невысокие температуры кипения, приходится использовать внешнее охлаждение и/или снижать мощность ультразвуковой обработки;

–        получаются дисперсии УНМ с малым временем жизни;

–        в диспергируемой жидкости долгое время существуют крупнодисперсные частицы УНМ, поэтому рекомендуется их предварительно измельчать интенсивным механическим растиранием.

Использование ПАВ в качестве стабилизаторов при диспергировании УНМ в жидкой фазе. Поскольку использование легколетучих органических растворителей в технологических процессах сопряжено с рядом проблем (пожаро - и взрывоопасность, токсичность, загрязнение окружающей среды, дороговизна), нами были проведены эксперименты по введению нанотрубок в водные микрогетерогенные среды на основе растворов ПАВ. В качестве анионного ПАВ был выбран додецилбензолсульфонат натрия.

Согласно литературным данным [10-12], для диспергирования углеродных нанотрубок в воде используют поверхностно-активные вещества, причем предпочтение отдается анионным (АПАВ). Поверхность нанотрубок имеет отрицательный заряд, поэтому дополнительное снижение дзета-потенциала в результате адсорбции анионных ПАВ на поверхности УНТ должно облегчить расщепление «пучков», в которые агрегированы УНТ в обычном состоянии.

Водные дисперсии на основе анионного ПАВ после ультразвуковой обработки обеспечивали образование достаточно устойчивых во времени дисперсий с УНМ. Недостатком данного способа является то, что удается солюбилизировать незначительное количество УНМ (до 0.25% от массы раствора). При этом требуется предварительное длительное механическое растирание УНМ с небольшим количеством дисперсии для разрушения крупных сростков наноагрегатов, что удлиняет процесс приготовления дисперсий и увеличивает трудо - и энергозатраты при внедрении процесса в существующую технологическую цепочку предприятия.

В попытке решить эту проблему были проведены эксперименты с неионогенным ПАВ – аддуктом блок-сополимера окиси этилена и окиси пропилена с алифатическим спиртом. Однако водные дисперсии на основе неионогенного ПАВ солюбилизировали нанотрубки значительно хуже, чем растворы анионного ПАВ. При этом расслоение происходило даже после ультразвуковой обработки.

На втором этапе в качестве диспергирующего агента был выбран ряд водорастворимых полимеров, которые производятся в промышленных масштабах и широко применяются в различных отраслях.

Одной из целей данного этапа работы был поиск оптимальных диапазонов концентраций полимера и нанотрубок, а также времени ультразвуковой обработки растворов для различных полимеров.

Для экспериментов по диспергированию УНМ «Таунит» в воде были выбраны следующие полимеры: поливиниловый спирт (ПВС), полиакриламид (ПАА), поливинилпирролидон (ПВП), поливинилацетат (ПВА) – в виде водных растворов. Концентрация полимеров в растворах составляла 0.01-0.1 масс.%. Диспергирование проводили путем ультразвуковой обработки на приборе УЗДН-2Т, при этом достаточное время обработки (до 30 мин) было намного меньше, чем в случае ПАВ (несколько часов). В результате были получены дисперсии с содержанием УНМ до 1.5 масс.%, что недостижимо при использовании ПАВ. В некоторых случаях получены очень устойчивые дисперсии, которые восстанавливаются после их высушивания и последующего растворения в воде. Это указывает на сохранение полимерной оболочки нанотрубок в твердом состоянии, т. е. они не образуют трудно разделяемых пучков, требующих повторного раздробления.

Оптимизация параметров диспергирования наномодификаторов в растворе и параметров смешивания. Поскольку углеродные наночастицы несут на своей поверхности электрический заряд, более эффективно они будут взаимодействовать с полимерами, содержащими в своем составе ионные фрагменты. Покрытие макромолекулами полимера наночастиц, образовавшихся после разрушения прочных агломератов ультразвуковым воздействием, будет препятствовать их обратной агломерации. С другой стороны, более прочное связывание наночастиц с ионным полимером по сравнению с неионным, а также по сравнению с анионными ПАВ, должно обеспечивать их улучшенное совмещение с термопластичными полимерами.

Для исследования стабилизации водных дисперсий углеродных нанотрубок ионными полимерами были выбраны анионные полимеры: полиакриловая кислота (ПАК), полиакриламиды с разным содержанием анионных групп (аПАА), – а также катионные полимеры: полиакриламиды с разным содержанием катионных групп (кПАА). Концентрация полимеров в растворах составляла 0.01-0.1 масс.%. Диспергирование проводили путем ультразвуковой обработки на приборе УЗДН-2Т. Достаточное время обработки (до 20 мин) было меньше, чем в случае неионных полимеров. При этом в случае анионного полимера были получены дисперсии с содержанием УНМ до 2.5 масс.%, что выше, чем в случае неионных полимеров.

Таким образом, в ходе экспериментов было установлено, что анионный полимер являются наилучшим диспергатором углеродных наночастиц, получаемых при ультразвуковом воздействии на дисперсии УНМ «Таунит» в воде.

Нанесение дисперсии УНМ на гранулы полипропилена. Нанесение дисперсии углеродных наночастиц на гранулы полипропилена производили следующим образом. Полимерные гранулы, предварительно высушенные при температуре 110°С, помещали в емкость с закрывающейся крышкой. Затем в емкость с гранулами добавляли дисперсию УНМ требуемой концентрации в выбранной жидкой среде. Емкость с гранулами энергично встряхивали до равномерного распределения дисперсии по поверхности полимера. Затем содержимое высыпали тонким слоем (1-2 см) на металлический лист, который помещали в сушильный шкаф для последующего высушивания. Сушку производили при температуре 110°С.

Исследование различных режимов нанесения диспергированных углеродных нанотрубок на поверхность гранул полипропилена показало следующее. В случае нанесения нанотрубок в виде дисперсий в органических растворителях, а также в водных растворах ПАВ, прочность связывания наноматериала с поверхностью гранул была весьма незначительна. Это приводило к самопроизвольному осыпанию порошка наночастиц даже при простом пересыпании гранул (до 90% по массе). Это является недопустимым, так как приводит в дальнейшем к практически полной потере наноматериала, а в случае экструдирования – к неравномерному распределению наномодификатора в массе полимера.

При использовании неионных полимеров в процессе диспергирования УНМ прочность связывания наночастиц с поверхностью гранул полипропилена была существенно выше. Потери наноматериала при механическом воздействии на обработанные гранулы не превышали 5% по массе, что не приводит к заметному изменению конечного состава полученного наномодифицированного термополимера.

Замена неионного полимера на анионный приводит к дальнейшему повышению прочности связывания нанесенных наночастиц с поверхностью гранул. Образующаяся на поверхности гранул полимерная пленка практически полностью препятствует осыпанию наночастиц. Количество наноматериала, осыпающегося при пересыпании и транспортировке, составляет менее 2% по массе, что позволяет выдерживать равномерность распределения УНМ в массе полимерного композита и обеспечивает воспроизводимость физико-механических характеристик деталей, которые изготавливаются из этого композита.

Выводы

В настоящей работе получены полимерные нанокомпозиты на основе полипропилена, модифицированного углеродным наноматериалом (УНМ). Разработан способ диспергирования УНМ в воде с применением поверхностно-активных веществ и водорастворимых полимеров. Показано, что наиболее эффективным диспергирующим агентом для получения устойчивых растворов индивидуализированных углеродных нанотрубок является анионный полиакриламид. Для получения равномерного распределения нанотрубок в полимерной матрице предложено наносить полученные водные дисперсии углеродных наночастиц на гранулы полипропилена для последующего экструдирования.

Благодарности

Работа выполнена при финансовой поддержке ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2012 годы» (Госконтракт № 16.552.11.7008).

Литература

Jeon I.-Y., Baek J.-B. Nanocomposites Derived from Polymers and Inorganic Nanoparticles. Materials. 2010. Vol.3. No.6. P. 3654-3674. Hanemann T. Szabу D. V. Polymer-Nanoparticle Composites: From Synthesis to Modern Applications. Materials. 2010. Vol.3. No.6. P. 3468-3517. Thostenson E. T., Li C., Chou T.-W. Nanocomposites in posites Science and Technology. 2005. Vol.65. P. 491-516. Jordan J., Jacob K. I., Tannenbaum R., Sharaf M. A., Jasiuk I. Experimental trends in polymer nanocomposites - a review. Materials Science and Engineering A. 2005. Vol.393. P. 1-11. Hussain F., Hojjati M., Okamoto M., Gorga R. E. Review article: Polymer-matrix Nanocomposites, Processing, Manufacturing, and Application: An Overview. Journal of Composite Materials. 2006. Vol. 40. P. 1511-1575. Friedrich K., Fakirov S., Zhang Z. Polymer composites: from nano - to macro-scale. New York: Springer. 2005. 367p. Endo M., Strano M. S., Ajayan P. M. Potential Applications of Carbon Nanotubes. Topics Appl. Physics. 2008. Vol.111. P.13-62. Prashantha K., Soulestin J., Lacrampe M. F., Krawczak P., Dupinband G., Claes M. Masterbatch-based multi-walled carbon nanotube filled polypropylene posites Science and Technology. 2009. Vol.69. P.1756-1763. Xia H., Wang Q., Qiu G. Polymer-Encapsulated Carbon Nanotubes Prepared through Ultrasonically Initiated In Situ Emulsion Polymerization. Chem. Mater. 2003. Vol.15. P.3879-3886. Vaisman L., Wagner H. D., Marom G. The role of surfactants in dispersion of carbon nanotubes. Advances in Colloid and Interface Science. 2006. Vols.128-130. P.37-46. Kang Y., Taton T. A. Micelle-Encapsulated Carbon Nanotubes: A Route to Nanotube Composites. J. Am. Chem. Soc. 2003. Vol.125. P.5650-5651. Gong X., Liu J., Baskaran S., Voise R. D., Young J. rfactant-Assisted Processing of Carbon Nanotube/Polymer Composites. Chem. Mater. 2000. Vol.12. P.1049-1052. Grunlan J. C., Liu L., Regev O. Weak polyelectrolyte control of carbon nanotube dispersion in water. J. Colloid Interface Sci. 2008. Vol.317. P.346-349.

Preparation of carbon nanomaterial dispersion

in aqueous solutions of surfactants and polymers

© Rustem Rafael’evich Amirov,1+ Sergey Alexandrovich Neklyudov,1 Liliya Miniahmedovna Amirova,2 Alexander Vladimirovich Gerasimov1

1 A. M. Butlerov Institute of Chemistry. KFU. Kremlevskaya, 18. Kazan, 420008. Tatarstan Republic. Russia.

Tel.: +7 (843) 233-71-45. Fax: +7(843) 233-74-16.

E-mail: Rustem. *****@***ru;

2 Department of aerospace engineering of IANTE. Tupolev Kazan State national research technical university

Tolstoy str., 15. Kazan, 420012. Tatarstan Republic. Russia. Tel.: +7 (843) 236-64-94. E-mail: Rustem. *****@***ru.

Keywords: polypropylene, carbon nanomaterial, nanocomposite, dispersion, surfactants, water-soluble polymers.

Abstract

Polymer nanocomposites based on polypropylene of various grades PP8300G, PP1525J and PP8300M, were prepared being modified with carbon nanomaterials (CNM). A method of CNM dispersing in water with a number of surfactants and water-soluble polymers was developed. An influence of the type of solubilizing agent on the preparation efficiency of the stable solutions of individualized carbon nanotubes was evaluated. To obtain a uniform distribution of nanotubes in a polymer matrix, the obtained aqueous dispersions of carbon nanoparticles were offered to deposit on the polypropylene pellets for subsequent extrusion.