Физические свойства композиционных материалов на основе полипропилена

• Автор: Аминева, Елена Хрисанфовна
• Шифр специальности: 02.00.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Нальчик
• Количество страниц: 139 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.,
. . ч

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ .I

1.1. Композиционные материалы на основе ПП и способы их разработки

1.2. Экспериментальнотехнологический этап проектирования

состава ПКМ и методики прогнозирования.его свойствГТ.

1.3 Расчетноаналитический этап проектирования состава ПКМ .

1.4. Математические модели и уравнения применимые для прогнозирования свойств1 и. проектирования состава. ПКМ

конструкционного назначения .

1.5. Прогнозирование электрических свойств ПКМ

функциональногоназначения. .
Выводьгк главе 1 3Т
ГЛАВА 2. МЕТОД АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОГНОЗИРОВАНИЯ
И РАСЧЕТА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ИФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ
ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ ,.ЗГ
2ЛК. Расчет и прогнозирование влияния5 наполнителя на
реологические свойства компози I щонных материалов .
2.1.Г. Выбор вида и природы наполнителя .
.2 Обсчт вязкостит.
2.1.3. Выбор и обоснование начального приближения
2.1.4. Анализ течения расплава ПП подчиняющегося
степенному закону
2.1.5 Граничные условия.
2.1.6. Граничные условия для1 завихренности на стенках корпуса.
2.2. Расчет прочностных свойств ПКМ на основе ПП
2.3. Расчет и прогнозирование теплофизических свойств ПКМ
2.З.Т. Расчет удельной.теплоемкости
2.3.2. Влияние наполнителей на коэффициент
теплопроводности ГПСМ.
2.3.3. Влияния наполнителей на коэффициент
температуропроводности ПКМ
Выводы к главе
ГЛАВА 3. МЕТОД АВТОМАТИЗИРОВАННОГО РАСЧЕТА РЕЦЕПТУР И ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТЫХ
СВОЙСТВ ПКМ.
3.1. Изучение влияния природы наполнителей на свойства электропроводных композиционных материалов на основе ПП
3.1.1. Модель электропроводности ПП с углеродными
наполнителями.
3.1.2 Метод расчета поверхностной энергии компонентов ПКМ
3.1.3. Порядок расчта поверхностной энергии полимерного материала.
Выводы к главе
ГЛАВА 4 ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ,
4.1. Характеристика используемых материалов.
4.1.1. Характеристики углеродных наполнителей.
4.1.2. Приготовление композиций и образцов для испытаний
4. 2. Методики определения показателей свойств
4.2.1. Применяемые методики измерения и расчета физикомеханических и некоторых других характеристик
исследуемых материалов
Выводы к главе 4.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЯ
ВВЕДЕНИЕ
Одна из основных тенденций в современной технологии заключается в разработке методов расчета и прогнозирования свойств полимерных композиционных материалов ПКМ на базе комплексных исследований влияния состава полимерных материалов и технологических параметров переработки на эксплуатационные характеристики изделий из них.
Изучение совместного влияния параметров термомеханического поведения полипропилена ПП и влияния наполнителей на свойства ПКМ позволит решить проблему повышения качества изделий за счет улучшения комплекса эксплуатационных характеристик.
Актуальным и наиболее перспективным для решения поставленной проблемы является разработка методов автоматизированного прогнозирования термомеханического поведения и расчета показателей свойств полимерных композиционных материалов, сочетающие физическое и математическое моделирование.
Метод автоматизированного прогнозированного позволит рассчитывать реальные величины показателей конкретных композиционных материалов, чтобы аргументировано корректировать состав и технологические режимы формования изделий из них.
Существующие теоретические и экспериментальные исследования не дают полной картины влияния состава материала и параметров термомеханического воздействия на свойства полимерных и полимерных композиционных материалов на основе ПП, выводы по многим положениям спорны и не удовлетворяют практическим запросам реальных технологий. В связи с этим в данной работе получены количественные зависимости и методики расчетов показателей реологических, теплофизических, электромагнитных и деформационнопрочностных свойств ПКМ. Теоретические разработки дополнены математическим моделированием.
Актуальность


При наполнении полимеров твердыми наполнителями в результате ограничений молекулярной подвижности, обусловленных присутствием твердой поверхности, а также взаимодействия полимера с поверхностью наполнителя, существенно уменьшается подвижность макромолекул в граничном слое. В полимерной матрице изменяется надмолекулярная структура. Эти эффекты приводят к изменению структуры и свойств раничного слоя, что проявляется в повышении температуры стеклования и температуры текучести полимера, изменении релаксационных свойств системы и др. Уменьшение числа возможных конформаций макромолекул матрицы в граничном слое приводит к изменению плотности упаковки аморфных полимеров и к изменению условий кристаллизации кристаллизующихся полимеров. Температура плавления полимера при наполнении существенно не изменяется. Изменение свойств полимера матрицы в граничном слое увеличение структурной и физической и даже химической неоднородности может быть существенным, что вклад наполнителя в свойства композиции окажется нивелированным. Для создания ГПСМ с заданным комплексом свойств необходимо учитывать вклад граничного слоя, приводящий к изменению, иногда нежелательному, свойств создаваемого материала. Вследствие гетерогенности структуры ПП необходимо учитывать природу взаимодействия поверхности частиц наполнителя не только с макромолекулами, но и с надмолекулярными образованиями. От природы, дисперсности и других характеристик наполнителя могут зависеть морфология и размеры надмолекулярных образований, а, следовательно, и свойства композитов на основе ПП 9, . Наполнители вводились в ПП в основном в концентрациях масс. Экспериментально установлено, что при этом наблюдалось улучшение ряда показателей наполненного ПП по сравнению с исходным . На основании результатов исследований и расчтов, выполненных в последние годы, установлено, что степень наполнения полиолефинов, обеспечивающая заметное изменение свойств и реальную экономию полимерного сырья, должна составлять не менее масс . Например, при содержании в ПП масс, мела модуль упругости при изгибе возрастал на , модуль упругости при растяжении на , твердость на . Результаты реологических исследований, полученные методом капиллярной вискозиметрии, свидетельствуют о том, что при концентрации наполнителей масс, заметно повышается вязкость расплавов это проявляется в смещении кривых течения наполненного Г1П в область меньших напряжений сдвига. Расчетное определение состава ПКМ базируется на безусловном знании параметров, которые закладываются т расчет. Другие, наоборот, оказываются весьма вариабельными под действием как технологических, так и эксплуатационных факторов воздействия. К ним относятся практически все параметры, характеризующие свойства компонентов й межфазного слоя . Хорошо известны факты колебаний механических характеристик ПКМ, в частности, в 1,5 2 и более раз при изменениях метода формования вакуумный, автоклавный, прессовый, в результате различной подготовки, к переработке ПКМ продолжительность хранения, сушка, качество подготовки на
полнителя и т. Все это результаты субъективных технологических погрешностей. Их можно устранить отработкой технологического процесса, системой контроля качества на всех этапах переработки ПКМ, включая образцы свидетели, либо учесть с помощью экспериментально установленных закономерностей, например, влияния давления формования выбора метода формования, релаксации остаточных напряжений после формования определение скорости охлаждения готовых изделий или выбора режимов термообработки изделий и в ряде других случаев. Аналогичным образом можно учесть при проектировании составов ПКМ и факторы эксплуатационного воздействия вакуум и влажность, климатическое старение и цикличность колебаний температуры, сопутствующие проявлению внешнего воздействия, И др. Наиболее сложно учитывать объективные изменения свойств ПКМ. ПКМ изменениям размеров дефектов. Масштабный фактор проявляется в том, что результаты испытаний стандартных образцов не соответствуют показателям свойств ПКМ в крупногабаритных изделиях.