Научные основы создания и регулирования резистивных свойств высоконаполненных эластомеров

• Автор: Минакова, Наталья Николаевна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 340 с. : ил

Содержание
Введение
Современное состояние проблемы. Постановка задачи исследования
Глава 1. Экспериментальные исследования влияния технического углерода промышленных марок на резистивные свойства композитов при 29 различных эксплуатационных воздействиях
1.1. Механическая нагрузка
1.2. Повышенная температура
1.3. Агрессивная внешняя среда
1.4. Сильное электрическое поле
Глава 2. Исследования пространственной сетки, образуемой электро- 70 проводящим наполнителем, с помощью аналитической модели
2.1. Разработка и исследование модельных структур с учетом эффекта 70 агломерации наполнителя
2.2. Расчетное описание фракций агломерированного наполнителя в 78 формирование топологии макроструктуры
2.3. Вероятностно-детерминированное моделирование пространствен- 85 ного распределения дисперсного наполнителя в композиционном материале
2.4. Исследование характеристик сетки электропроводящего наполни- 96 теля с агломерированной структурой на аналитических моделях
Глава 3. Исследование макроструктуры композитов на основе новых 101 подходов.
3.1. Анализ современных методов исследования
3.2. Разработка компьютерной модели макроструктуры композицион- 107 ных материалов
3.2.1. Особенности структурообразования и моделирования макро- 107 структуры наполненных техническим углеродом каучуков
3.2.2. Теоретические и экспериментальные предпосылки компьютерно- 115 го моделирования макроструктур саженаполненных каучуков.

3.2.3. Стохастическое моделирование макроструктуры дисперсно- 122 наполненных материалов с детерминированными параметрами
3.3. Моделирование эксплуатационных воздействий 131 3.4.Численные эксперименты по структурной организации 139 наполненных полимеров
3.5. Исследование зависимости электропроводности дисперсно-наполненных полимеров от геометрических характеристик макромоле- 144 кул матрицы
3.6. Текстурный метод исследования резистивных свойств дисперсно- 149 наполненых эластомеров
3.6.1. Обоснование возможности применения метода
3.6.2. Топологическая плоскостная модель
3.6.3. Количественная оценка текстуры 155 Глава 4. Регулирование сопротивления композита направленным изме- 163 нением параметров электропроводящего наполнителя
4.1. Регулирование характеристик материала при неизмененной кон- 163 центрации электропроводящего наполнителя
4. 2. Поведение электропроводности дисперсного наполнителя при на- 166 правленном воздействии на его поверхность
4.3. Электропроводность материалов с модифицированным наполните

4.4. Характеристики материалов с модифицированным наполнителем 187 при эксплуатационных воздействиях
4.5. Модельные представления о механизме регулирования электрофизических характеристик композиционного материала с модифициро- 198 ванным углеродным наполнителем
5.Компьютерные технологии проектирования материалов с требуемы- 209 ми свойствами
5.1. Подбор состава материала по экспериментальным данным с учетом 215 их стохастического характера

5.2. Подбор состава материала и оценка его свойств по структурно чув- 220 ствительным физическим характеристикам исходных компонентов
5.3. Применение теории квалитетов для оценки свойств композиционных материалов по физическим параметрам исходных компонентов с 230 учетом статистического разброса
5.4. Многокритериальный выбор композиционных материалов
5.5. Прогнозирование поведения материалов при эксплуатационных 238 воздействиях
5.5.1. Применение методов структурного моделирования и наймень- 238 ших квадратов
5.5.2.Оценка электрофизических характеристик по «опорным точкам» 245 Глава 6. Реализация развитых подходов к регулированию свойств ком- 253 позиционных материалов при создании резистивных изделий
6.1. Крупногабаритные резисторы для электрофизических установок
6.2. Резисторы для эксплуатации в особо жестких условиях
6.3. Объемно-резисторные катоды для электроразрядных лазеров
6.4.Импульсная термотренировка как предэксплуатационная технология улучшения характеристик резисторов. Система создания материа- 273 лов с требуемыми свойствами
6.5. Приемы конструирования композиционных резистивных материа- 277 лов с улучшенными свойствами
Заключение
Литература
Приложения

Известно, что уровень нестабильности объемного сопротивления при деформации в существенной степени связан с характером протекающих в материале релаксационных процессов. В наполненном техническим углеродом эластомере релаксационные процессы вызваны подвижностью свободных сегментов, разрушением и образованием различных флуктуационных узлов-микроблоков в каучуковой среде, подвижностью цепей, адсорбированных на поверхности технического углерода, перестройкой углерод-каучуковых доменов, разрушением и перестройкой поперечных химических связей [109]. Время протекания релаксационных процессов в наполненных эластомерах связано, как известно, со свойствами не только эластомера, но и дисперсного наполнителя. В некоторых работ отмечается влияние функциональных поверхностных групп на механические характеристики наполненных техническим углеродом эластомеров [110]. В связи с этим можно полагать, что на уровень нестабильности объемного сопротивления при деформации сжатия влияет очень важные, на наш взгляд, факторы, которые практически не учитываются при рассмотрении закономерностей «электропроводность - деформация»: состояние поверхности технического углерода, возможности изменения свойств самого технического углерода.
Нами не обнаружены работы, в которых бы констатировался вклад состояния поверхности технического углерода в нестабильность объемного сопротивления композиционного материала при деформационном воздействии. Вместе с тем, наши исследования в области модификации поверхности технического углерода показали существенное влияние поверхностных химических групп и их направленного изменения, как на объемное сопротивление электропроводящего компонента, так и на объемное сопротивление композиционного материала [111, 112]. Проведенный анализ показал, что изменяются условия контактирования частиц, в том числе и вероятность туннелирования [113]. Это согласуется с опубликованными в [2, 112] данными по влиянию химических групп поверхности технического углерода на его объемное удельное сопротивление.