Структурно-механические особенности деформационного поведения композиционных материалов на основе пластичных полимеров и эластичного наполнителя (резинопластов)

• Автор: Серенко, Ольга Анатольевна
• Шифр специальности: 02.00.06
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 249 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ стр

ВВЕДЕНИЕ

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Свойства композитов с жестким

дисперсным наполнителем

1.2. Свойства и структура смесей полимеров с

эластомерами.

1.3. Свойства резинопластов на основе термопластичных полимеров и измельченных отходов резины

2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

3. СТРУКТУРА РЕЗИНОПЛАСТОВ.

3.1. Влияние частиц резины на степень кристалличности и скорость кристаллизации

матричного полимера.
3.2. Модуль упругости резинопластов.
4. ПАРАМЕТРЫ, ХАРАКТЕРИЗУЮЩИЕ ДЕФОРМАЦИОННОЕ ПОВЕДЕНИЕ РЕЗИНОПЛАСТОВ.
4.1. Верхний предел текучести.
4.2. Нижний предел текучести
4.3. Предел прочности.
5. ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ДЕФОРМАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА РЕЗИНОПЛАСТОВ
5.1. Свойства матричного полимера.
5.1.1. Условие пластично пластичного перехода
5.1.2. Условие пластично хрупкого перехода
5.1.3. Переход от хрупкого к однородному пластичному деформированию.
5.1.4. Однородное деформирование полимерной
матрицы.
5.2. Размер частиц наполнителя
5.2.1. Пластичнохрупкий переход, инициированный крупными частицами наполнителя
5.2.1.1. Образование ромбовидных пор
5.2.1.2. Образование и развитие крейзов
5.2.2. Форма образующихся пор.
5.2.3. Критерий появления ромбовидных пор в дисперснонаполненных полимерах
5.2.4. Разрушение резинопластов, вызванное
разрывом частиц наполнителя.
5.3. Влияние температуры
5.4. Прокатка резинопластов.
5.3.1 Материалы на основе полиэтилена средней
плотности.
5.3.2. Материалы на основе полиэтилена высокой
плотности
6. ОПИСАНИЕ ПРОЧНОСТИ РЕЗИНОПЛАСТОВ ПРИ 0 РАЗЛИЧНЫХ ТИПАХ ДЕФОРМАЦИОННОГО ПОВЕДЕНИЯ
7. ОСОБЕННОСТИ ДЕФОРМАЦИОННОГО ПОВЕДЕНИЯ РЕЗИНОПЛАСТОВ ПРИ ОДНОРОДНОМ ПЛАСТИЧНОМ
РАСТЯЖЕНИИ
7.1. Микроскопические исследования
деформирования композитов.
7.2. Деформационные свойства высоконаполненных резинопластов.
7.3. Условие роста деформации при разрве резинопластов
ВЫВОДЫ.
Список литературы


Размер частиц предопределяет напряжение, при котором частицы отслаиваются от матричного полимера. Чем меньше диаметр частицы наполнителя, тем выше напряжение, при котором происходит ее отрыв. В работах , , , влияние размера частиц на концентрационную зависимость верхнего предела текучести объясняют с позиции формирования межфазных слоев с морфологией, отличной от морфологии полимера в массе. Увеличение удельной на единицу объема композита межфазной поверхности с уменьшением размера частиц определяет возможность изменения жесткости и предела текучести. Экспериментальные исследования ПП и ПЭВП, содержащих минеральный наполнитель, показали , что область удовлетворительного описания концентрационных зависимостей предела текучести композитов с монодисперсным наполнителем уравнением, полученным Николаисом и Наркисом при условии полного отслоения включений, соответствует всему исследованному диапазону наполнений в случае крупных включений и мкм и сужается с уменьшением их размера. В рамках различных механизмов адгезионного разрушения в работах , , проведен количественный анализ влияния напряжения отслоения частиц как функции их размера на долю включений, отслаивающихся к моменту течения, и соответственно на характер зависимости верхнего предела текучести от содержания наполнителя. В ряде работ, посвященных экспериментальному исследованию влияния размера и формы жестких частиц на механические свойства композитов, обнаружен рост верхнего предела текучести наполненных полимеров. Так, при наполнении ПП и ПЭНП ультратонкими частицами установлен переход к возрастающей концентрационной зависимости верхнего предела текучести композитов , . Увеличение верхнего предела текучести с ростом степени наполнения наблюдалось и при изучении ПК, наполненного алмазными наночастицами . Авторы работ , связывают рост верхнего предела текучести с с увеличением напряжения отслоения, предполагая, что включения несут определенную долю нагрузки. Причиной роста верхнего предела текучести материала с ростом степени наполнения может служить и повышенная склонность мелких включений к агломерации и соответственно к формированию жестких кластеров. В работах , рост верхнего предела текучести композита с повышением доли наполнителя связывают с иммобилизацией матричного полимера на поверхности частиц. В то же время степень ориентации уменьшается при снижении радиуса стеклосфер при каждом конкретном их содержании. Высказано предположение, что влияние наполнителя на молекулярную ориентацию полимера обусловлено образованием вокруг каждой его частицы полимерного слоя, который не подвергается ориентации в процессе вытяжки образца. Влияние наполнителя на нижний предел текучести теоретически анализировалось в работе в рамках модели эффективного сечения. Причиной линейной зависимости нижнего предела текучести от содержания частиц является то, что при распространении шейка проходит как через слабейшие сечения, т. В результате, происходит усреднение напряжения. Рис. Экспериментальные данные лежат в пределах значений, описываемых формулой 15, при а1 частицы наполнителя отслаиваются от матричного полимера и при а0 частицы прочно связаны с матричным полимером. Концентрация наполнителя, V,, об. Концентрация наполнителя, . Рис. Зависимость степени кристалличности а и верхнего предела текучести б композитов на основе ПП от содержания наполнителя 1,2 шунгиты разных типов, 3 стеклосферы . Теоретическая кривая рассчитана по уравнению 14. Изменение морфологии матричного полимера неизбежно сказывается на механических свойствах композита. Так, при увеличении содержания кристаллической фазы в полимере наблюдается более значительный прирост модуля упругости композита с жестким наполнителем , . Рост кристаллической компоненты матричного полимера обусловливает более высокие значения верхнего предела текучести композита с ростом степени наполнения, чем предсказывает уравнение 14 рис. Концентрационная зависимость прочности материалов с активными наполнителями, как правило, содержит максимум .