Comparison and Investigation of the Properties of New-Generation Polyester and Synthetic Resins: the Effect of Modifiers on Mechanical Characteristics

A. V. Polin; G. I. Shaidurova

doi:10.17804/2410-9908.2026.1.046-060

A. V. Polin, G. I. Shaidurova

COMPARISON AND INVESTIGATION OF THE PROPERTIES OF NEW-GENERATION POLYESTER AND SYNTHETIC RESINS: THE EFFECT OF MODIFIERS ON MECHANICAL CHARACTERISTICS

DOI: 10.17804/2410-9908.2026.1.046-060

The paper presents a comprehensive comparative study of the mechanical and operational properties of conventional unsaturated polyester resins (ortho- and isophthalic structure) and new-generation thermosetting resins (vinyl ester and novolac epoxy vinyl ester ones). An assessment of the effect of modern functional modifiers (0.15–0.30 wt% multi-walled carbon nanotubes, Cloisite 30B organomodified montmorillonite, Boltorn H30 hyperbranched polyesters, LP-4016 new-generation low-profile thermoplastic additives, and hydrophobic nano-SIO₂) on a set of characteristics including tensile and bending strength, impact strength, polymerization shrinkage, moisture absorption, and abrasive wear resistance. The tests followed ISO 527-4, ISO 178, ISO 179-1, ISO 3521, ISO 62, and ASTM D4060. The study shows that even unmodified vinyl and epoxy vinyl ester resins are significantly superior to classic polyester resins in all the parameters studied. Complex modification provides a synergistic effect; namely, tensile strength reaches 115 to 119 MPa, the bending modulus is up to 5.1 GPa, Charpy impact strength exceeds 20 kJ/m2, linear shrinkage decreases to 0.07–0.09%, moisture absorption is below 0.10%, and abrasive wear is reduced by a factor ranging between 4.5 and 5.5. The physicochemical mechanisms of the action of each type of modifier (pull-out and bridging of nanotubes, barrier effect and restriction of segmental mobility by organoclay, multiple silver cracking around hyperbranched molecules, microvacuolization of thermoplastic domains, rolling effect of silica nanoparticles) are analyzed in detail. Due to their combined properties, the resulting compositions become direct competitors to medium-temperature epoxy systems at a significantly lower cost and simplified processing technology.

Keywords: unsaturated polyester resins, vinyl essential resins, epoxy-vinyl essential unsaturated polyester resins, vinyl ester resins, epoxy-vinyl ester resins, polymerization shrinkage, modification, multi-walled carbon nanotubes, organoclay, hyperbranched polyesters, low-profile additives, mechanical properties, impact strength, moisture absorption, abrasive wear resistance, low-shrink composites, thermosetting matrices

References:

Chebotareva, E.G. and Ogrel, L.Yu. Current trends in the modification of epoxy oligomers. Fundamentalnye Issledovaniya, 2008, 4, 102–104. (In Russian).
Kakhramanov, N.T., Guliyev, A.J., and Allahverdiyeva, Kh.V. Obtaining and studying the structure and properties of nanocomposites based on polyolefins and mineral fillers: state of the art. Plasticheskie Massy, 2021, 11–12, 46–52. (In Russian). DOI: 10.35164/0554-2901-2021-11-12-46-52
Mostovoi, A.S., Nurtazina, A.S., and Kadykova, Yu.A. Epoxy composites with increased operational characteristics, filled with dispersed mineral fillers. Vestnik VGUIT, 2018, 80 (3), 330–335. (In Russian). DOI: 10.20914/2310-1202-2018-3-330-335.
Lapitskaya, T.V. and Lapitskiy, V.A. Comparative properties of polyester and epoxy resins and composites based on them. Kompozitnyi Mir, 2017, 2 (71). (In Russian).
Deryaeva, E.V. Kompozitsionnye stroitelnye materialy na osnove vinilefirnoy smoly RP-14 S [Composite Building Materials Based on the RP-14 S Vinyl Ester Resin: Cand. Thesis]. Saransk, 2015, 140 p. (In Russian).
Konyaev, V.N. and Dubovoy, D.E. Assessing the efficiency of various resin types for wear-resistant polymeric floor coverings. Molodoy Uchenyi, 2022, 24 (419), 129–132. (In Russian).
Lovshenko, F.G. and Fedosenko, A.S. Plasma coatings made of mechanically synthesized composite powders based on the iron-aluminum system. Litye i Meallurgiya, 2020, 3, 84–92. (In Russian). DOI: 10.21122/1683-6065-2020-3-84-92.
Gilev, V.G., Komar, L.A., Osorgina, I.V., and Pelevin, A.G. Experimental study of curing processes epoxy binder ED-20. Vestnik Permskogo Universiteta. Fizika, 2019, 4, 17–23. (In Russian). DOI: 10.17072/1994-3598-2019-4-17-23.
Basirova, S.I., Galikhanov, M.F., and Galeeva, L.R. Surface properties of modified cardboard. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedeniy. Lesnoy Zhurnal, 2019, 6, 233–240. (In Russian). DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.6.233.
Murokh, A.F., Klenovich, O.N., Sineokova, O.A., and Khamidulova, Z.S. UV-curable polymeric materials for additive technologies. Plasticheskie Massy, 2019, 7–8, 36–37. (In Russian). DOI: 10.35164/0554-2901-2019-7-8-36-37.
Nguen, V.N. Razraboka kompozitsionnykh materialov na osnove epoksisoderzhashchikh oligomerov s povyshennoy khimicheskoy i biologicheskoy stoykostyu [Development of Composite Materials Based on Epoxy-Containing Oligomers with High Chemical and Biological Resistance: Cand. Thesis]. Moscow, 2019, 142 p. (In Russian).
Kontorov, A.M. and Glushchenko, A.Yu. New polymers in construction and restoration. Available at: https://apni.ru/article/7599-novie-polimeri-v-stroitelstve-i-restavratsii (accessed November 23, 2025).
Ragushina, M.D., Evseeva, K.A., Kalugina, E.V., and Ushakova, O.B. Polymer composite materials with electrically conductive and antistatic properties. Plasticheskie Massy, 2021, 3–4, 6–9. (In Russian). DOI: 10.35164/0554-2901-2021-3-4-6-9.
Available at: https://actischemicals.ru/info/articles/smoly/akrilovye-i-poliefirnye-smoly-svoystva-i-osobennosti-primeneniya/
Salakhova, R.K., Veshkin, E.A, Sudyin, Yu.I., and Tihobrazov, A.B. Research of the properties of epoxy compositions modified with polyarylsulphone and polymer composite materials based on them. Trudy VIAM, 2023, 12, 53–62. (In Russian). DOI: 10.18577/2307-6046-2023-0-12-53-62.
Nazarov, M.A., Kochenkov, D.S., Kosarev, N.Yu., and Fedotov, A.A. Investigation properties of FSF plywood using solutions of combined modifiers. In: Nauchnye issledovaniya i razrabotki v oblasti dizayna i tekhnologiy [All-Russian Scientific and Practical Conference with International Participation on Research and Developments in the Field of Design and Technologies, Kostroma, March 23–24, 2023: Proceedings]. KGU Publ., Kostroma, 2023, pp. 216–219. (In Russian).
Ergashev, A.T., Bitt, V.V., Kalugina, E.V., and Samoryadov, A.V. Modification of glass-filled polyphenylene sulfide with additives. Plasticheskie Massy, 2024, 6, 3–6. (In Russian). DOI: 10.35164/0554-2901-2024-06-3-6.
Shalnova, L.I. and Lavrov, N.A. Structural, morphological and functional properties of films polymer analogues of (co)polyvinylsuccinates. Plasticheskie Massy, 2024, 3, 11–14. (In Russian). DOI: 10.35164/0554-2901-2024-03-11-14.
Lavrov, N.A., Belukhichev, E.V., Sitnikova, V.Е., Ksenofontov, V.G., and Samsonova, M.S. Study of effect of dibenzoylmethane on thermal stability of PVC films stabilized with magnesium and zinc pentaerythritates. Plasticheskie Massy, 2024, 3, 19–22. (In Russian). DOI: 10.35164/0554-2901-2024-03-19-22.
Muravsky, A.A., Ivanovsky, S.A., Dvorko, I.M., and Lavrov, N.A. Obtaining materials for additive manufacturing based on modified oligomeric products of glycolysis of recycled polyethylene terephthalate with diethylene glycol. Plasticheskie Massy, 2024, 3, 36–38. (In Russian). DOI: 10.35164/0554-2901-2024-03-36-38.
Guseva M.A., Sinyakov S.D., Dolgova E.V., and Ponomarenko S.A. Study of the effect of the properties of phenol-formaldehyde resin and the curing mode on the characteristics of the FN binder. Aviat︠s︡ionnye Materialy i Tekhnologii, 2022, 2 (67), 63–73. (In Russian). DOI: 10.18577/2713-0193-2022-0-2-63-73.
Rusakov, D.S., Chubinsky, A.N., and Varankina, G.S. Study of the influence of modifiers on the properties of urea-formaldehyde resins. In: Minskie nauchnye chteniya-2023 [Minsk Academic Readings, Minsk, December 6–8, 2023: Proceedings of the 6th International Scientific and Technical Conference]. BGTU Publ., Minsk, 2023, vol. 2, pp. 366–370. (In Russian).
Tikhonova, E.V. and Kosycheva, M.A. Journal data accessibility policies: challenges and opportunities. Health, Food & Biotechnology, 2024, 6 (4), 6–20. (In Russian). DOI: 10.36107/hfb.2024.i4.s251.
Available at: https://www.longshengmfg.com/ru/is-resin-plastic-5-fundamental-differences/ (accessed November 23, 2025).
Ezeh, E.M. Advances in the development of polyester resin composites: a review. World Journal of Engineering, 2024. DOI: 10.1108/WJE-12-2023-0517.

А. В. Полин, Г. И. Шайдурова

СРАВНЕНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ПОЛИЭФИРНЫХ И СИНТЕТИЧЕСКИХ СМОЛ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ: ВЛИЯНИЕ МОДИФИКАТОРОВ НА МЕХАНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

В статье представлено комплексное сравнительное исследование механических и эксплуатационных свойств ненасыщенных полиэфирных смол традиционного типа (орто- и изофталевого строения) и термореактивных смол нового поколения – винилэфирных и новолачных эпокси-винилэфирных. Представлена оценка влияния современных функциональных модификаторов (многостенные углеродные нанотрубки 0,15–0,30 масс. %, органомодифицированный монтмориллонит Cloisite 30B, гиперразветвленные полиэфиры Boltorn H30, низкопрофильные термопластичные добавки нового поколения LP-4016 и гидрофобный нано-SiO₂) на комплекс характеристик: прочность при растяжении и изгибе, ударную вязкость, полимеризационную усадку, влагопоглощение и абразивную износостойкость. Испытания проводили по международным стандартам ISO 527-4, ISO 178, ISO 179-1, ISO 3521, ISO 62 и ASTM D4060. Показано, что уже немодифицированные виниловые и эпокси-виниловые эфирные смолы существенно превосходят классические полиэфирные по всем исследуемым параметрам. Комплексное модифицирование обеспечивает синергетический эффект: прочность при растяжении достигает 115–119 МПа, а модуль изгиба – 5,1 ГПа, ударная вязкость по Шарпи превышает 20 кДж/м², линейная усадка снижается до 0,07–0,09 %, влагопоглощение не достигает 0,10 %, а абразивный износ уменьшается в 4,5–5,5 раза. Детально проанализированы физико-химические механизмы действия каждого типа модификатора (вытягивание (pull-out) и сопряжение (bridging) нанотрубок, барьерный эффект и ограничение сегментальной подвижности органоглиной, множественное серебряное растрескивание вокруг гиперразветвленных молекул, микровакуолизация термопластичных доменов, роллинг-эффект наночастиц кремнезема). Полученные композиции по совокупности свойств становятся прямыми конкурентами среднетемпературным эпоксидным системам при значительно более низкой стоимости и упрощенной технологии переработки.

Ключевые слова: ненасыщенные полиэфирные смолы, виниловые эфирные смолы, эпокси-виниловые эфирные смолы, полимеризационная усадка, модифицирование, многостенные углеродные нанотрубки, органоглина, гиперразветвленные полиэфиры, низкопрофильные добавки, механические свойства, ударная вязкость, влагопоглощение, абразивная износостойкость, низкоусадочные композиты, термореактивные матрицы

Библиография:

Чеботарева Е. Г., Огрель Л. Ю. Современные тенденции модификации эпоксидных полимеров // Фундаментальные исследования. – 2008. – № 4. – С. 102–104.
Кахраманов Н. Т., Гулиев А. Д., Аллахвердиева Х. В. Состояние проблемы получения и исследования структуры и свойств нанокомпозитов на основе полиолефинов и минеральных наполнителей // Пластические массы. – 2021. – № 11–12. – С. 46–52. – DOI: 10.35164/0554-2901-2021-11-12-46-52.
Мостовой А. С., Нуртазина А. С., Кадыкова Ю. А. Эпоксидные композиты с повышенными эксплуатационными характеристиками, наполненные дисперсными минеральными наполнителями // Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. Серия: Материаловедение и товароведение. – 2018. – Т. 80 (3). – С. 330–335.
Лапицкая Т. В., Лапицкий В. А. Сравнительные свойства полиэфирных и эпоксидных смол и композитов на их основе // Композитный мир. – 2017. – № 2 (71).
Деряева Е. В. Композиционные строительные материалы на основе винилэфирной смолы РП–14 С : дис. ... канд. техн. наук : 05.23.05. – Саранск, 2015. – 140 с.
Коняев В. Н., Дубовой Д. Е. Оценка эффективности различных типов смол для полимерных износостойких напольных покрытий // Молодой ученый. – 2022. – № 24 (419). – С. 129–132.
Ловченко Ф. Г., Федосенко А. С. Плазменные покрытия из механически синтезированных композиционных порошков на основе системы «железо–алюминий» // Литье и металлургия. – 2020. – № 3. – С. 84–92. – DOI: 10.21122/1683-6065-2020-3-84-92.
Экспериментальное исследование процессов отверждения эпоксидного связующего ЭД-20 / В. Г. Гилев, Л. А. Комар, И. В. Осоргина, А. Г. Пелевин // Вестник Пермского университета. Физика. – 2019. – Вып. 4. – С. 17–23. – DOI: 10.17072/1994-3598-2019-4-17-23.
Басырова С. И., Галиханов М. Ф., Галеева Л. Р. Поверхностные свойства модифицированного картона // Известия высших учебных заведений. Лесной журнал. – 2019. – № 6. – С. 233–240. – DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.6.233.
УФ-отверждаемые полимерные материалы для аддитивных технологий / А. Ф. Мурох, О. Н. Кленович, О. А. Синеокова, З. С. Хамидулова // Пластические массы. – 2019. – № 7–8. – С. 36–37. – DOI: 10.35164/0554-2901-2019-7-8-36-37.
Нгуен В. Н. Разработка композиционных материалов на основе эпоксисодержащих олигомеров с повышенной химической и биологической стойкостью : дис. ... канд. хим. наук : 02.00.10. – Москва, 2019. – 142 с.
Конторов А. М., Глущенко А. Ю. Новые полимеры в строительстве и реставрации. – URL: https://apni.ru/article/7599-novie-polimeri-v-stroitelstve-i-restavratsii (дата обращения 23.11.2025).
Полимерные композиционные материалы с электро- и радиопроводными свойствами / М. Д. Рагушина, К. А. Евсеева, Е. В. Калугина, О. Б. Ушакова // Пластические массы. – 2021. – № 3–4. – С. 6–9. – DOI: 10.35164/0554-2901-2021-3-4-6-9.
URL: https://actischemicals.ru/info/articles/smoly/akrilovye-i-poliefirnye-smoly-svoystva-i-osobennosti-primeneniya/
Исследование свойств эпоксидных композиций, модифицированных полиарилсульфоном, и полимерных композиционных материалов на их основе / Р. К. Салахова, Е. А. Вешкин, Ю. И. Судьин, А. Б. Тихообразов // Труды Всероссийского научно-исследовательского института авиационных материалов. – 2023. – № 12 (130). – Ст. 05. – С. 53–62. – DOI: 10.18577/2307-6046-2023-0-12-53-62.
Исследование свойств фанеры ФСФ с применением растворов совмещенных модификаторов / М. А. Назаров, Д. С. Коченков, Н. Ю. Косарев, А. А. Федотов // Научные исследования и разработки в области дизайна и технологий, 23–24 марта 2023 г. : материалы Всероссийской научно-практической конференции с международным участием / сост. и отв. ред. Т. В. Лебедева. – Кострома : КГУ, 2023. – С. 216–219.
Модификация стеклонаполненного полифениленсульфида с использованием добавок / А. Т. Эргашев, В. В. Битт, Е. В. Калугина, А. В. Саморядов // Пластические массы. – 2024. – № 6. – С. 3–6.
Лавров Н. А. Структурно-морфологические и функциональные свойства пленок полимераналогов (со)поливинил-сукцинатов // Пластические массы. – 2024. – № 3. – С. 11–14. – DOI: 10.35164/0554-2901-2024-03-11-14.
Изучение влияния дибензоилметана на термическую стабильность ПВХ пленок, стабилизированных пентаэритритатами магния и цинка / Н. А. Лавров, Е. В. Белухичев, В. Е. Ситникова, В. Г. Ксенофонтов, М. С. Самсонова // Пластические массы. – 2024. – № 3. – С. 19–22. – DOI: 10.35164/0554-2901-2024-03-19-22.
Получение материалов для аддитивного производства на основе модифицированных олигомерных продуктов гликолиза вторичного полиэтилентерефталата диэтиленгликолем / А. А. Муравский, С. А. Ивановский, И. М. Дворко, Н. А. Лавров // Пластические массы. – 2024. – № 3 (май–июнь). – С. 36–38. – DOI: 10.35164/0554-2901-2024-03-36-38.
Исследование влияния свойств фенолформальдегидной смолы и режима отверждения на характеристики связующего ФН / М. А. Гусева, С. Д. Синяков, Е. В. Долгова, С. А. Пономаренко // Авиационные материалы и технологии. – 2022. – № 2 (67). – С. 63–73. DOI: 10.18577/2713-0193-2022-0-2-63-73.
Русаков Д. С., Чубинский А. Н., Варанкина Г. С. Исследование влияния модификаторов на свойства карбамидоформальдегидных смол // Минские научные чтения – 2023, Минск, 06–08 декабря 2023 года : сборник статей VI Международной научно-технической конференции : в 3 т. – Минск : БГТУ, 2023. – С. 366–370. – Т. 2.
Тихонова Е. В., Косычева М. А. Политика журнала в отношении доступности данных: вызовы и возможности // Health, Food & Biotechnology. – 2024. – Vol. 6 (4). – С. 6–20. – DOI: 10.36107/hfb.2024.i4.s251.
URL: https://www.longshengmfg.com/ru/is-resin-plastic-5-fundamental-differences/ (accessed November 23, 2025).
Ezeh E. M. Advances in the development of polyester resin composites: a review // World Journal of Engineering. – 2024. – DOI: 10.1108/WJE-12-2023-0517.

Библиографическая ссылка на статью

Polin A. V., Shaidurova G. I. Comparison and Investigation of the Properties of New-Generation Polyester and Synthetic Resins: the Effect of Modifiers on Mechanical Characteristics // Diagnostics, Resource and Mechanics of materials and structures. - 2026. - Iss. 1. - P. 46-60. -
DOI: 10.17804/2410-9908.2026.1.046-060. -
URL: http://dream-journal.org/issues/2026-1/2026-1_543.html
(accessed: 28.04.2026).