Влияние ультрадисперсных частиц на формирование структуры и уровень эксплуатационных свойств композиционных материалов

• Автор: Рогалёв, Александр Викторович
• Шифр специальности: 05.02.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Барнаул
• Количество страниц: 121 с. : ил.

1 Теоретическое обоснование влияния геометрической структуры наполнителя на физико-механические свойства КМ
1.1 Типы механического поведения и виды разрушения дисперсно-наполненных композитов

1.2 Структурные характеристики дисперсно-наполненных систем

1.3. Анализ изменения структуры полимерной матрицы

1.4 Выводы
2 Разработка геометрической модели для прогнозирования упругопрочностных свойств наполненных полимерных композитов
2.1 Влияние агрегирования жесткого дисперсного наполнителя на структурные характеристики систем

2.2 Структурное моделирование композитов с комбинированным наполнителем

2.3 Выводы
3 Экспериментальное исследование вязкоупругих свойств полимера, наполненного ультрадисперсными частицами, и проверка разработанной модели

3.1 Цели и задачи исследования

3.2 Описание объектов исследования
3.3 Экспериментальная установка и метод исследования
3.4 Технология приготовления образцов
3.5 Результаты исследований наполненных полимерных материалов методом ДМА
3.6 Оценка эффективности расчетных моделей для прогнозирования упругих характеристик полимерного материала с комбинированным наполнением
3.7 Статистическая обработка результатов экспериментов

3.8 Выводы
4 Исследование эффективности модифицирования полимеров в рамках фрактально-кластерного подхода
4.1 Моделирование процессов агрегации частиц
4.2 Влияние степени агрегации на свойства КМ
4.3 Вывод
5 Экспериментальная оценка влияния фрактальных характеристик наполненного полимера на свойства материала
5.1 Цели и задачи исследования
5.2 Описание объектов исследования
5.3 Технология приготовления образцов
5.4 Определение фрактальной размерности наполненного полимера в зависимости от природы и содержания наноразмерных частиц
5.4.1 Фрактальные размерности наполненного полимера, полученные при относительной мощности УЗ установки равной 20%
5.4.2 Фрактальные размерности наполненного полимера при <рн= 1 %, полученного при относительной мощности УЗ установки от 10 до 40 %90
5.5 Влияние фрактальной размерности наполненного полимера на вязкоупругие характеристики материала
5.6 Анализ полученных результатов
5.7 Выводы
Заключение
Список используемых источников
Приложение А
Приложение Б

Конструкционные пластики на основе непрерывных волокон обладают высоким уровнем физико-механических характеристик. Однако их применение в конструкциях повышенной надежности ограничено невысокими значениями вязкости разрушения композитов, особенно на основе высокомодульных волокон. Это связано в первую очередь с тем, что применяемые полимерные связующие разрушаются под действием эксплуатационных факторов быстрее основного наполнителя, снижая его реализационную прочность и долговечность композита в целом.
Повышение трещиностойкости композиционного материала может быть решено путем рационального выбора полимерного связующего или улучшения технологии изготовления при заданных компонентах материала. Опыт, накопленный в производстве конструкционных пластиков, показывает, что наблюдается некоторая взаимосвязь между физикомеханическими свойствами композиционного материала (КМ) и связующего. Поэтому важно, чтобы выбранное связующее обеспечивало необходимые упругие, прочностные, деформационные свойства, а также теплостойкость и снижение тенденции к образованию трещин. В настоящее время разработан ряд приемов, позволяющих в определенной мере повысить технологическую монолитность изделия. Наиболее перспективными являются приемы, направленные на модификацию полимерных связующих и формирование определенной структуры на молекулярном, топологическом и надмолекулярном уровне.
В последнее время теоретически обоснована возможность эффективного применения ультрадисперсных наполнителей, в качестве модификаторов связующего, для достижения синергетического эффекта при комбинированном наполнении (непрерывное волокно и ультрадисперсная частица). Однако открытым остается вопрос о влиянии энергетики поверхности, размеров, однородности распределения ультрадисперсных

Температура, С -♦-чистое УДАС 0,01 УДАС 0,05 УДАС 0,1
Рисунок 3.6 - Температурная зависимость тангенса угла механических потерь эпоксидного связующего от концентрации УДА-С
Исследования показали влияние различных способов модификации эпоксидного связующего на характер проявления их молекулярной подвижности на основании представлений о полимерных системах как совокупностях слабо связанных подсистем, представляющих собой набор однотипных релаксаторов. Наличие релаксационных переходов и мультиплетность некоторых из них связывается с существованием молекулярной, топологической, надмолекулярной структурной неоднородности. Для определяющихся максимумов на температурной зависимости тангенса угла механических потерь от способа модификации,