Эпоксидные полимеррастворы для ремонта и защиты строительных изделий и конструкций. Воронков А.Г - 14 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

полнения, скорость адсорбционного взаимодействия системы наполнитель-полимер-ная мат-
рица, условия формирования полимерного композиционного материала.
Наполнение приводит к кардинальным изменениям как реологических свойств неотвер-
жденной полимерной смеси, так и прочностных характеристик готовых композитов. Особен-
ностью композитов с дисперсным наполнителем является экстремальное изменение их проч-
ности с увеличением объемной доли v наполнителя. Наиболее общая закономерность изме-
нения прочности σ полимерного композита как функции v представлена на рис. 2.
Снижение прочности композитов в области малых степеней наполнения связано с воз-
никновением различных технологических дефектов, таких как трещины и поры, образую-
щиеся в процессе изготовления, а также с увеличением остаточных напряжений вызванного
различием в термическом расширении наполнителя и матрицы. Увеличение степени напол-
нения до определенного значения, соответствующего оптимальной степени наполнения v
о
,
приводит к повышению прочности композита.
На данный момент существует ряд теорий, описывающих механизм усиления прочности
наполненных композиций.
С точки зрения статистической теории влияние дисперсного наполнителя на прочност-
ные свойства полимеров объясняется характером распределения внутренних дефектов в
твердом теле. Упрочняющее действие наполнителя связано с изменением условий перена-
пряжения на краях трещин, с релаксацией напряжений и перераспределением их на большее
число центров прорастания микротрещин, что приводит к увеличению среднего разрушаю-
щего напряжения. Развитие микро-трещины может быть остановлено при контакте с препят-
ствием в виде частичек наполнителя и ее дальнейшее движение потребует повышения на-
пряжения. Чем большая концентрация наполнителя в полимере, тем больше создается пре-
пятствий для развития трещин. Кроме того, происходит снижение дефектов структуры по-
лимера в тонких слоях на границе с наполнителем. При степени наполнения полимера близ-
кой к оптимальной, частицы наполнителя образуют непрерывную коагуляционную структу-
ру, пронизывающую весь объем композита. Таким образом, повышение прочности наполнен-
ных композитов происходит за счет образования двух структур: первичной структуры, кото-
рую образуют частицы наполнителя, и вторичной структуры, создаваемой макромолекулами
полимера, ориентированными на поверхности частиц наполнителя и образующих поверхност-
ный слой с измененными свойствами.
С позиции энергетической концепции, упрочнение наполненных композиций происхо-
дит вследствие увеличения энергии, требующейся на разрушение материала, на величину
энергии, затрачиваемой на образование новой поверхности прохождения трещины (возник-
шей вследствие обвивания трещиной ряда частиц наполнителя) и на удлинение фронта тре-
щины. Снижение прочности при меньшем или большем оптимального содержания наполни-
теля v
o
(рис. 2) является результатом неэффективного взаимодействия полимерной матрицы
с частицами наполнителя. При малых степенях наполнения частицы сравнительно далеко
удалены друг от друга в объеме композита, поэтому эффект задержки трещины значительно
снижен. При высоких степенях наполнения частицы упакованы настолько плотно, что ком-
позит представляет сплошную среду, в которой фронт трещины перестает взаимодействовать
с отдельными частицами.
Другая теория объясняет увеличение прочности тем, что в присутствии наполнителя про-
исходит сшивание соседних частиц наполнителя в структуре композита макромолекулами
полимера. В результате между частицами наполнителя появляются мостики индивидуальных
цепочек макромолекул, что способствует ограничению числа возможных конформаций мак-
ромолекул и их сегментного движения, что приводит к повышению модуля упругости и
прочности композита.
Эффект упрочнения композитов в присутствии наполнителя во многом определяется
структурой граничного слоя и прочностью адгезионного взаимодействия частиц наполните-
ля с полимером. Слой полимера около поверхности раздела фаз отличается по своим свойст-
вам и структуре от основной массы полимера. Адсорбционное взаимодействие проявляется в
радиально-сферической ориентации структурных единиц полимерной матрицы у поверхно-
сти наполнителя (рис. 3).

Страницы