Структура и свойства радиационно-защитных эпоксидных композитов на аппретированном наполнителе

• Автор: Круглова, Альбина Николаевна
• Шифр специальности: 05.23.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Пенза
• Количество страниц: 270 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА I. РАДИАЦИОННОЗАЩИТНЫЕ ПОЛИМЕР 1ЫЕ КОМПОЗИТЫ

1.1. Взаимодействие гамма и нейтронного излучения с веществом

1.2. Полимерные композиционные материалы

1.2.1. Полимерная матрица ,

1.2.2. Микроструктура композита.

1.3. Управление процессами структурообразования па уровне микроструктуры .

1.3.1. Макрострукгура полимербетона.

1.4. Подходы к проблеме прочности и разрушения

1.4.1. Деструктивные процессы при отверждении и эксплуатации ЭКМ

1.5. Мез оды исследования кинетики дефектообразования.
1.5.1. Методы активной интроскопии
1.5.2. Метод акустической эмиссии.
ВЫВОДЫ.
ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1. Применяемые материалы и их характеристики
2.2. Оборудование и методы исследования.
2.2.1. Приборы и оборудование.
2.2.2. Методы атомносиловой микроскопии
2.2.3. Методы первичной статистической обработки
2.2.4. Методы математической теории эксперимен та.
2.3. Аппаратнопрограммный комплекс регистрации и анализа сигналов АЭ
ГЛАВА 3. МОДЕЛИРОВАНИЕ СТРУКТУРЫ ЭКМ.
3.1. Математическое моделирование в строительном материаловедении.
3.2. Метод частиц.
3.3. Реализация расчтных алгоритмов
3.4. Моделирование процессов на уровне микроструктуры.
3.5. Моделирование процессов на уровне макроструктуры.
ГЛАВА 4. ОПТИЧЕСКАЯ И ЗОНДОВАЯ МИКРОСКОПИЯ СТРУКТУРЫ НАПОЛНЕННОГО ЭПОКСИДНОГО СВЯЗУЮЩЕГО
4.1. Роль микроскопии в исследовании ЭКМ.
4.2. Экспериментальное исследование микроструктуры наполненного
связующего методом оптической микроскопии
4.3. Экспериментальное исследование микроструктуры наполненного
связующею методом сканирующей зондовой микроскопии.
4.4. Скалярные критерии соот ветствия изображений микроструктуры.
ГЛАВА 5. ФИЗИКОМЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И КИНЕТИКА
РАЗРУШЕНИЯ НАПОЛНЕННЫХ ЭПОКСИДНЫХ СВЯЗУЮЩИХ.
5.1. Современные представления о прочности и разрушении твердых тел
5.2. Явление акуст ической эмиссии.
5.3. Особенности АЭисслсдоваиия ЭКМ.
5.4. Аппаратнопрограммные средства для исследования разрушения ЭКМ
методом АЭ.
5.4.1. Аппаратная часть комплекса регистрации и анализа сигналов АЭ
5.5. Алгоритмы анализа сигналов АЭ.
5.6. Составы и технология изготовления ЭС на аппретированном наполнителе
5.7. Прочность и деформативные свойства наполненного эпоксидного связующего.
5.8. Кинетика разрушения наполненных эпоксидных связующих
5.9. Структурночувствительные АОкритсрии.
ГЛАВА 6. СТОЙКОСТЬ ЭКМ НА АППРЕТИРОВАННОМ НАПОЛНИТЕЛЕ
6.1. Водопоглощение связующих, наполненных отходом производства оптического стекла и техническим углеродом.
6.2. Водостойкость связующих, наполненных отходом производства оптического стекла и техническим углеродом.
6.3. Стойкость наполненного связующего к воздействию климатических факторов.
ГЛАВА 7. ПРОЧНОСТЬ И КИНЕТИКА РАЗРУШЕНИЯ ЭКМ
7.1. Составы и технология изготовления ЭКМ.
7.2. Предел прочности ЭКМ при сжатии.
7.3. Предел прочности при изгибе.
7.4. Модуль деформации.
7.5. Кинетика разрушения ЭКМ.
7.6. Струкчурночувствительные АЭ критерии.
ГЛАВА 8. ЗАЩИТНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ И ОБОБЩННЫЙ ПОКАЗАТЕЛЬ КАЧЕСТВА ЭКМ НА АППРЕТИРОВАННОМ 1II ЮЛ НИГЕЛЕ
8.1. Составы и технология изготовления ЭКМ.
8.2. Средняя плотность ЭКМ.
8.3. Защитные свойства ЭКМ по отношению к гамманейтронному излучению
8.4. Обобщенный показатель качества ЭКМ
ВЫВОДЫ.
ГЛАВА 9. ПРАКТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПРИМЕНЕНИЯ РАДИАЦИОННОЗАЩИТНЫХ ЭКМ
9.1. Технологическая схема изготовления изделий из радиационнозащитных эпоксидных композитов
9.2. Меры безопасносги при изготовлении и проведении работ с ЭКМ.
9.3. Промышленное внедрение радиационнозащитных ЭКМ.
ВЫВОДЫ.
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ.т
ЛИТЕРАТУРА


Доля матричного материала, переходящего в связанные с поверхностью наполнителя 1раничные слои, в определена методом ядерного магнитного резонанса. Установлено, что значение толщины граничного слоя составляет . На основании полученных данных сделано заключение о том, что формирование граничного слоя определяется адсорбционным связыванием с тврдой поверхностью не только отдельных макромолекул, но и надмолекулярных образований различного уровня. Прочная адгезионная связь на межфазной границе одно из условий совместной работы наполнителя и матрицы при нагружении. Отмечено , что если наполнитель не обладает адгезией к матрице, то его частицы не могут нести какойлибо нагрузки, а возникающие при деформациипоры служат концентраторами напряжений. При введении инертных наполнителей доминирующим фактором влияния является энтропийный , приводящий к разрыхлению поверхностных слоев полимерной матрицы. Одна из причин улучшения физикомеханических показателей плночной фазы матрицы, возникающей вблизи частиц с большой поверхностной энергией, следует из статистической теории прочности. Число дефектов, приводящих к разрушению материала, уменьшается вместе с уменьшением геометрических размеров соответственно, тонкие плнки матричного материала менее дефекгны, нежели объемная фаза, а увеличение прочности до некоторой степени пропорционально уменьшению толщины слоя . В сисгсмах с плохим смачиванием прочность адгезионной связи можег быть повышена приложением внешнего давления. Пустоты в ПКМ являются слабыми мсстами, с которых начинается разрушение внешнее давление уменьшает количество образующихся пустот. Поэтому при давлении порядка нескольких саг атмосфер свойства высокоусиленных приобретают даже ПКМ с полным отсутствием смачивания компонентов в обычных условиях . Взаимная зависимость между величиной адгезионной связи и эффектом усиления при введении наполнителей подтверждена многочисленными экспериментальными работами отечественных и зарубежных исследователей. В то же время некоторые авторы отмечают неоднозначность влияния величины адгезионной связи на физикомеханические свойства КМ в частности, усиление адгезионного взаимодействия приводит к получению более прочного, но хрупкого материала . Переход полимера в состояние тонких плнок под влиянием поверхности наполнителя не единственный механизм, обеспечивающий усиление дисперснонаполненных КМ. Важнейшая роль в усилении принадлежит процессам образования упорядоченных структур из частиц дисперсной фазы. Известен универсальный характер двуэкстремалыюй зависимости прочности композита от объмной степени наполнения. Наблюдаемое при малом наполнении снижение прочностных показателей затем сменяется их повышением . Характер зависимости пределов прочности при сжатии от объмного содержания усиливающего наполнителя свидетельствует о протекании двух конкурирующих процессов разупрочнения под действием редких разрозненных частиц и упрочнением, связанным с образованием жсткого каркаса из частиц наполнителя, связанных прослойками плночной фазы матрицы . Отмечается 4, что двуэкстремальный характер изменения прочности не находит объяснения в рамках концепций, оперирующих с моделями структуры в виде среде равномерно распределнными дисперсными частицами, покрытыми тонкими плнками полимера. Если бы подобные модели были адекватны структуре материала, то вместе с ростом площади поверхности раздела фаз имело бы место монотонное повышение прочности до максимально о значения, соответствующего предельно ориентированному, бимолекулярному слою полимера. Установлено, что для микроструктуры композита характерна значительная неоднородность. Указано , что частицы наполнителя в системе, стремящейся к уменьшению поверхностной энергии, объединяются в кластеры, представляющие собой качественно иные включения псевдофазу и существу то цие в вяжущем наряду с нсагрегированными частицами. Образование специфических структур из частиц наполнителя указывается как причина, которой обусловлена возможность достижения в полимерных композитах свойств, не присущих отдельным компонентам.