The Properties of the Structure of Disperse-Filled Polymer Composites

Abstract

. Formation of the properties of the structure of disperse-filled polymer composites. PNRPU Mechanics Bulletin, 2018, no. 2, pp. 24-31. DOI: 10.15593 В работе исследовано влияние структуры на свойства металлополимерного композита, состоящего из полимерной матрицы в виде эпоксидной смолы (ЭД-20) с бутадиен-стирольным каучуком (БСК), дисперсно-наполненной частицами наномеди. В рамках фрактального анализа рассчитан реальный диаметр агрегатов исходных частиц наполнителя при различных степенях концентрации и размерах частиц наполнения и для разных составов полимерной матрицы. При этом существенно использована концепция структуры полимерного композита как совокупности двух фракталов (мультифракталов), позволяющая определить характер изменения пластично-сти полимерной матрицы и одновременно выявить основные факторы, влияющие на степень возмущения её структуры. С использованием методов фрактального анализа исследовано влияние факторов на величину фрактальной размерности поверхности агрегатов исходных частиц наполнителя и на характер ее зависимости как от степени агрегации, так и от фракталь-ной размерности каркаса агрегата частиц. Предложенный подход позволяет предсказать ко-нечные параметры агрегатов наночастиц как функцию размера исходных частиц, их концен-трации и химических свойств поверхности полимерной матрицы.С использованием скейлингового характера распределения размеров клубков поли-мерных макромолекул показано, что при наполнении полимерных композитов дисперсны-ми микро-и наноразмерными частицами агрегаты этих частиц образуют фрактальный каркас, являющийся аналогом фрактальной решетки. Определенная в рамках кластерной модели степень локального порядка структуры осуществляет контроль важнейших свойств полимерной матрицы и в целом всего композита.При уменьшении размеров частиц полимера и металла происходит существенное из-менение практически всех физических и химических свойств как исходных компонентов, так и полученного композита. Регулирование соотношения между полимерной матрицей и наполнителем с адаптацией условий синтеза к заданным значениям характеристик спо-собствует широкому применению металлополимерных композитов и дает возможность создавать новые технологии конструирования материалов с требуемыми свойствами, включая снижение себестоимости получаемых из них изделий.Использование фрактальных размерностей для характеристики структурных уравнений полимеров позволяет получить ряд количественных аналитических соотношений между ними. © ПНИПУ Ключевые слова:мультифракталы, фрактальный анализ, наполненный полимер, агрегация частиц, нанонаполнитель, металлополимерные композиты, скейлинговое соотношение, фрак-тальный каркас, эпоксидная смола, бутадиен-стирольный каучук, раз-мерность Хаусдорфа, обобщенная размерность Реньи, фрактальная размерность агрегата частиц, фрак-тальная размерность поверхности.  Дышин Олег

Identifying of the mechanism formation of a natural nanocomposite in polymer composite materials

“…To describe the structural features of the nanocomposite under study, a cluster model of the structure of the amorphous state of polymers was used [4]. This model assumes that in the amorphous state of the polymer, along with a grid of macromolecular "entanglements", there is a cluster mesh of meshes consisting of regions of local order (clusters) immersed in a loosely packed (or, what is the same, loosely packed) matrix.…”

“…According to the cluster model, a mesh polymer consists of two componentsa loosely packed (or, what is the same, weakly packed) matrix and nanoclusters, the latter playing the role of a nanofiller, and a loosely packed matrix − the role of a matrix of a natural nanocomposite. In [4], based on fractal estimates of the surface of nanoclusters, the dependence of the volume fraction of the loosely packed matrix on the temperature of the composite was found. It is shown that the dimensional effect of nanoclusters is identical to the corresponding effect of dispersed filler in artificial polymer nanocomposites, namely, a decrease of the number of statistical segments in one cluster or the radius of clusters increases the degree of amplification (modulus of elasticity) of the artificial nanocomposite [5].…”

Improving the Reliability of the Hydraulic Part of the Oilfield Pump, Taking Into Account the Selection of Material for the Seal Assembly

“…As one of kinds of a material the composition on a basis ftoroplast marks FТ4А and composite material (SКN4О+SKEPT60+PVCH10) was used. As fillers were taken: graphite PG-1 and nano-copper, with sizes of 60-80 nm [8,9].…”

“…The laboratory testing technique was carried out according to the recommendations [8,9], which examined almost the entire set of modern methods used for testing polymer materials.…”

The Structure of Interfacial Regions in Polymer Nanocomposites

“…Фрактальная размерность поверхности частиц наполнителя н d и реальный диаметр агрегата частиц наполнителя D ag были определены нами в работе [24].…”