Структурно-механические особенности деформационного поведения композиционных материалов на основе полиолефинов и минеральных частиц тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.01 ВАК РФ

Пономарева, Наталия Рудольфовна АВТОР
кандидата химических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ
Москва МЕСТО ЗАЩИТЫ
2010 ГОД ЗАЩИТЫ
   
02.00.01 КОД ВАК РФ
Диссертация по химии на тему «Структурно-механические особенности деформационного поведения композиционных материалов на основе полиолефинов и минеральных частиц»
 
Автореферат диссертации на тему "Структурно-механические особенности деформационного поведения композиционных материалов на основе полиолефинов и минеральных частиц"

004ЬИУЧго На правах рукописи

Пономарева Наталия Рудольфовна

«Структурно-механические особенности деформационного поведения композиционных материалов на основе полиолефинов и минеральных частиц»

Специальность 02.00.01 - неорганическая химия

02.00.06 - высокомолекулярные соединения

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук

3 о СЕН 2010

Москва - 2010

004609470

Работа выполнена в Московском педагогическом государственном университете на кафедре неорганической химии и методики преподавания химии и в Учреждении Российской академии наук Институте синтетических полимерных материалов им. II.C. Ениколопова в лаборатории механо - химии полимеров.

Научный руководитель доктор физико-математических

наук, профессор Дементьев Андрей Игоревич

доктор химических наук Серенко Ольга Анатольевна

Официальные оппоненты

доктор химических наук, профессор Разумовская Ирина Васильевна

доктор химических наук, профессор Чвалун Сергей Николаевич

Ведущая организация

Институт Нефтехимического синтеза им. А. В. Топчиева РАН

Защита состоится «4 октября» 2010г. в 15 ч. 30 мин на заседании Диссертационного совета Д 212.54.25 при Московском педагогическом государственном университете по адресу: 119021, Москва, Несвижский переулок, д.З.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского педагогического государственного университета по адресу: 119991, Москва, ул. малая Пироговская, д. 1.

Автореферат разослан « <£ C6WTMtftg>> 2010г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Пугашова H. M

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В последние годы композиционные материалы на основе термопластичных полимеров находят широкое применение в технике и промышленности, определяя развитие наиболее передовых ее отраслей. Многообразие свойств наполнителей и полимеров открывает широкие возможности направленного регулирования характеристик композитов (модуля упругости, прочности, ударной вязкости и т.д.), а простота переработки в сочетании с различными технологиями изготовления деталей из них обеспечивают быстрое внедрение и использование композиционных материалов в различных изделиях и конструкциях.

Несмотря на широкое применение наполненных полимеров и многочисленность работ, посвященных исследованию их физико-механических характеристик, механические свойства указанных материалов вряд ли можно считать достаточно познанными. В частности, отсутствует общий теоретический подход, позволяющий прогнозировать влияние нанолнителя на деформационное поведение и механизм разрушения композитов, что зачастую создает значительные трудности при разработке новых материалов с заданными механическими характеристиками и требует постановки большого количества экспериментов, не всегда приводящих к положительным результатам. Эти обстоятельства определяют актуальность исследований механических свойств наполненных полимеров.

Ранее для прогнозирования деформационного поведения дисперсно-наполненных композитов в работах [1,2] был предложен подход, основанный на анализе концентрационных зависимостей условных величин прочности, верхнего предела текучести и напряжения вытяжки шейки материала. Согласно [1,2], рассматриваются три конкурирующих механизма деформирования наполненного композита, а именно, распространение шейки, хрупкое разрушение и однородное пластическое течение. Каждому из этих механизмов деформирования соответствует свой формальный параметр, зависящий от содержания частиц. Распространение шейки характеризуется напряжением вытяжки шейки; хрупкое поведение - прочностью композита при разрыве; однородное пластическое деформирование - верхним пределом текучести. Деформационное поведение наполненного полимера определяется минимальным значением одного из трех перечисленных параметров. Если нижний предел текучести композита меньше его прочности и верхнего предела текучести, то в образце формируется и распространяется шейка. Если прочность композита меньше напряжения вытяжки шейки и верхнего предела текучести, разрушение хрупкое. Если верхний предел текучести меньше прочности и напряжения вытяжки шейки, деформирование материала является макрооднородным пластичным. Эти феноменологические представления о возможных изменениях деформационного поведения композитов при увеличении концентрации частиц были экспериментально подтверждены при исследовании материалов на основе термопластичных

\ г'

\

полимеров и эластичных частиц (резинопластов) [2]. Для материалов, наполненных жесткими частицами, в литературе отсутствуют результаты систематических экспериментальных исследований, позволяющих подтвердить или опровергнуть правомерность данного подхода.

Цель работы - изучение характера деформирования и разрушения дисперсно-наполненных композитов на основе термопластичных полимеров в зависимости от концентрации, размера и формы частиц минеральных наполнителей. На примере композиционных материалов на основе полиолефинов (ПЭНП, ПЭВП, ПП и СЭВА) исследовали:

- влияние содержания жестких частиц на изменение основных механических параметров композитов, а именно, верхний предел текучести, напряжение вытяжки шейки, прочность и деформацию при разрыве;

- влияние размера частиц наполнителя, свыше 10 мкм, на деформационное поведение композиционных материалов и определение основных факторов, способных инициировать их хрупкий разрыв;

- влияние формы частиц наполнителя, имеющих схожие геометрические размеры, на механические свойства композитов.

Научная новизна: Экспериментально доказан и развит общий подход к прогнозированию деформационного поведения дисперсно-наполненных композиционных материалов на основе термопластичных полимеров при увеличении содержания минеральных наполнителей. Впервые:

- Показано, доля частиц, не отслоенных от матричного полимера до начала пластического течения или в области шейки материала, предопределяет пластично-хрупкий или пластично-пластичный переход в композитах при увеличении содержания наполнителя.

- Установлено, что при определенной концентрации наполнителя размер частиц обусловливает форму и направление роста образующихся дефектов; предложены механизм и критерий образования поперечных микротрещин в дисперсно-наполненных композитах со средним размером частиц 60 и 130 мкм.

- Показано, что при схожих размерах частиц наполнителя использование частиц кубической, пластинчатой или игольчатой формы способствует формированию поперечных микротрещин и хрупкому разрушению композита; при введении в полимер сферических частиц материал сохраняет пластичные свойства.

Достоверность полученных результатов обеспечивается корректным набором экспериментально-измерительных средств и методов обработки экспериментальных результатов. Примененная в исследовании аппаратура откалибрована по эталонам.

Практическая значимость. Полученные в работе результаты могут быть использованы для прогнозирования деформационно-прочностных свойств композиционных материалов, наполненных минеральными частицами.

Апробация работы. Основные результаты работы были доложены и обсуждены на XII Международной научно - технической конференции «Наукоемкие химические технологии - 2008» (Волгоград, 2008); на IV Всероссийской научной конференции «Физико-химия процессов переработки полимеров» (Иваново, 2009); на XVI Международной молодежной конференции «Ломоносов» (Москва, 2009); на Пятой Санкт-Петербургской конференций молодых ученых с международным участием «Современные проблемы науки о полимерах» (Санкт-Петербург, 2009 г).

Структура и объем работы. Диссертация состоит из 5 глав, выводов и списка литературы. Работа изложена на страницах, содержит 9_таблиц и 56 рисунков. Список литературы включает в себя 132 публикаций.

Публикации. Основные результаты исследований изложены в 5 публикаций в Российских журналах, рекомендуемых ВАК.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении обоснованы актуальность исследуемой проблемы, научная новизна и практическая значимость работы, определены цели и задачи исследования.

Литературный обзор (глава 1) состоит из 4-х разделов. Первый раздел посвящен исследованию влияния концентрации наполнителя на механические свойства дисперсно-наполнененых композитов. Во втором разделе рассмотрены феноменологические подходы, использующиеся при описании деформационного поведения дисперсно-наполненных полимерных композитов при увеличении концентрации наполнителя. В третьем и четвертом разделах проанализированы известные результаты исследования влияния размера и формы частиц наполнителей на структуру и механические свойства композитов.

В главе 2 описаны объекты и экспериментальные методы исследования. В качестве матричных полимеров использовали полиэтилен низкой плотности (ПЭНП), полиэтилен высокой плотности двух марок (ПЭВП-1, ПЭВП-2), сополимер этилена с винилацетатом (СЭВ А), полипропилен (ПП). Наполнителями служили полые неаппретированные стеклосферы с размером частиц от 10 до 90 мкм, кварцевые сферы (10-160 мкм), частицы силикагеля (40-160 мкм), талька (20-70 мкм) и волластонита (длина иголки 20 - 110 мкм). Использованы такие методы как дисперсионный анализ, механические испытания, реологические испытания, испытания образцов с надрезом, оптическая и электронная микроскопия. Совокупность этих методов позволила получить взаимодополняющую информацию о характере деформационного поведения и разрушения дисперсно-наполненных композитов. В работе использовали величины напряжений, рассчитанные на исходное сечение образцов.

ГЛАВА 3. Условия пластично-хрупкого перехода в дисперсно-наполненных композитах на основе ПЭ

При увеличении концентрации наполнителя деформационное поведение дисперсно-наполненных композиционных материалов преимущественно определяется свойствами матричного полимера [1,2]. Так, если прочность матричного полимера стт меньше его верхнего предела текучести сут, то в материалах на основе этого полимера при условии нулевой адгезии при определенном содержании наполнителя должен реализоваться переход от растяжения с образованием шейки к хрупкому разрыву (пластично-хрупкий переход); в противном случае (от>аут) -переход к однородному растяжению, без образования шейки (пластично-пластичный переход). Критерием пластично-хрупкого перехода является равенство прочности композита и его нижнего предела текучести; критерием пластично-пластичного перехода - равенство верхнего и нижнего пределов текучести материала. Цель исследований, представленных в этой главе, -экспериментальная проверка основных феноменологических положений, разработанных для прогнозирования деформационного поведения дисперсно-наполненных композитов.

3.1. Свойства композитов на основе ПЭНП и полых стеклосфер

Исследованы композиты на основе ПЭНП марки 15803-070 и полых неаппретированных стеклосфер с диаметром 10-90 мкм.

Исходный полимер деформируется с образованием слабо выраженной шейки, и его разрыв происходит на стадии ориентационного упрочнения (рис.1, кривая 1). Согласно теоретическим предпосылкам [1, 2], в композитах на основе этого полимера с увеличением концентрации наполнителя должен реализоваться пластично-пластичный переход. Действительно, при введении наполнителя до \{< 0.18 об.долей материал сохраняет пластичные свойства (кривые 2, 3). При дальнейшем увеличении концентрации стеклосфер он разрушается в момент формирования шейки, т.е квазихрупко (кривая 4). Таким образом, при увеличении концентрации наполнителя происходит смена деформационного поведения материала от пластичного к квазихрупкому разрыву, несмотря на то, что матричный полимер обладает характеристиками, необходимыми для пластично-пластичного перехода.

Зависимость деформации при разрыве композитов ес от концентрации стеклосфер Уг представлена на рис. 2. Ее можно условно разделить на три области. В первом интервале < 0.06 об. долей композиты сохраняют высокую деформируемость, в материалах при растяжении образуется и распространяется шейка. Во втором концентрационном интервале 0.06 <Уг < 0.18 об. долей композиты разрушаются на стадии роста шейки. В третьем диапазоне при Ус > 0.18 об. долей материал разрушается при формировании шейки, и значения ес невелики.

Для установления причины пластично-хрупкого перехода, были определены функциональные зависимости, описывающие изменения верхнего предела текучести (ау), напряжения вытяжки шейки (ста) и

прочности при разрыве (сд) композитов при увеличении концентрации наполнителя (табл. 1). Сопоставление полученных экспериментальных уравнений с соответствующими теоретическими формулами показало, что прочность материалов удовлетворительно описывается теоретическими уравнениями. Однако экспериментальные зависимости ау/стут от Уг 2/3 и Од/^щОТ У г имеют меньшие коэффициенты при Уг 2,2 и при Ус по сравнению с теоретическими при условии нулевой адгезии между матрицей и наполнителем.

е , %

600

300

200 400 600 800 Деформация ,%

Рис.1. Кривые растяжения ПЭНП, содержащего 0 (1), 0.09 (2), 0.18 (.3) и 0.29 об. долей наполнителя (4).

1 1 II III

- 1 1

0,1 0.2 0,3

Концентрация наполнителя V об.доли

Рис. 2. Зависимость деформации при разрыве композитов на основе ПЭНП от концентрации наполнителя: 1 -область образования и устойчивого роста шейки, II- неустойчивый рост шейки, III- квазихрупкий разрыв.

Согласно результатам микроскопического анализа растяжения композита, содержащего 0.03 об.долей наполнителя, отслоение крупных частиц размером 80 - 110 мкм от матричного полимера осуществляется при деформации 30% (до начала пластического течения матричного полимера). Образование пор вблизи частиц с меньшим диаметром не наблюдается до 40% деформации. При дальнейшем ее увеличении мелкие частицы также отслаиваются от ПЭНП. Следовательно, меньшую скорость снижения верхнего предела текучести при повышении степени наполнения ПЭНП можно связать с присутствием до начала пластического течения в материале доли не отслоенных от матричного полимера частиц [3].

На рис. 3 приведены экспериментальные зависимости, описывающие прочность, верхний и нижний пределы текучести композитов от объемной доли наполнителя. Малое изменение верхнего и нижнего пределов текучести материалов с увеличением концентрации стеклосфер приводит к тому, что в системе на основе ПЭНП отсутствуют условия для реализации пластично-пластичного перехода (нет пересечения концентрационных зависимостей верхнего и нижнего предела текучести, ау= аЛ), но есть условия для реализации пластично-хрупкого перехода (пересечение концентрационных зависимостей прочности и нижнего пределов текучести сгс

= ста при Ус*). При содержании стеклосфер У^У^ минимальным параметром растяжения композиционного материала является напряжение вытяжки шейки, при У^У^ - прочность при разрыве. Следовательно, несмотря на несоответствие деформационного поведения систем на основе ПЭНП с теоретически ожидаемым, оно определяется минимальным параметром растяжения композита. Если таковым является нижний предел текучести, материал деформируется с образованием шейки; если минимальным параметром является прочность, он разрушается при ее формировании.

Таблица. 1. Уравнения, описывающие верхний предел текучести, напряжение вытяжки шейки и прочность при разрыве материалов от концентрации наполнителя.

Системы Верхний предел текучести Напряжение вытяжки шейки Прочность при разрыве

Теоретические зависимости

■^- = 1-1.21 У}'\ <7ут 1- V -1 г/ ** Модель регулярно уложенных частиц Модель нерегулярно уложенных частиц

— = 1-1,21Г.2'3 <7т — = 1-1,5К//3 ит

Экспериментальные зависимости

пэнп- стеклосфе-ры -^- = 1-0,3 6К/'3 о» - = 1-0,54^ О" А. ££- = 1_1,42 V}'3

ПЭВП(1)-стеклосфе-ры -^- = 1-0,51^ — = 1-1,37К/'3

СЭВА-БЮг 0=40-60 мкм — = 1-1,5К,2'3 ат

СЭВА-8Ю2 0=100-160 мкм = 1-3,4К,2/3 о-«

* все частицы отслоены от матрицы до начала пластического течения (нулевая адгезия);

** все частицы отслоены от матрицы в области шейки.

Рис.3. Экспериментальные концентрационные зависимости верхнего (1), нижнего пределов текучести (2) и прочности (3) композита ПЭНП- стеклосферы.

0,1 0,2 0,3

Концентрация наполнителя, \{

При графическом анализе возможных концентрационных зависимостей прочности, верхнего и нижнего пределов текучести систем ПЭНП-наполнитель было установлено, что, если коэффициент при V/'3 в уравнении для верхнего предела текучести будет изменяться от 0 до 0,1 в материале осуществится пластично- хрупкий переход, если от 0,7 до 1,21 - пластично -пластичный вне зависимости от скорости уменьшения нижнего предела текучести. В свою очередь, если коэффициент при Уг2/:1 будет изменяться от 0,2 до 0,6, в материале возможен один из двух переходов - пластично-хрупкий либо пластично - пластичный в зависимости от скорости снижения нижнего предела текучести. Значение указанных коэффициентов зависит от доли отслоившихся частиц. Сделан вывод, что вероятность сохранения пластичных свойств или охрупчивание композитов определяется уровнем адгезионного взаимодействия между матрицей и жесткими частицами, а именно, долей неотслоившихся частиц до начала пластического течения или в области шейки композита.

3.2. Свойства композитов на основе ПЭВП-1 и полых стеклосфер

Исследованы композиты на основе ПЭВП марки РЕ 4БЕ 69 (ПЭВП-1) и полых стеклосфер размером 10-90 мкм. Матричный полимер обладает характеристиками, необходимыми для сохранения пластичных свойств композита в широком диапазоне концентраций наполнителя (его прочность при разрыве, равная 30 МПа, превышает верхний предел текучести 24 МПа) при условии нулевой адгезии. Согласно экспериментальным результатам, с ростом содержания стеклосфер в композитах осуществляются переходы от пластичного к квазихрупкому и хрупкому разрыву, при концентрациях 0.27 и 0.37 об. долей соответственно.

На рис. 4 приведена концентрационная зависимость относительного удлинения при разрыве вс, которая имеет вид ступени. При \^<0.27 об.долей материал сохраняет высокую деформацию при разрыве (область I). В этой области составов в композитах образуется и растет шейка. При Уг>0.27 об.долей наполнителя материал становится хрупким, что сопровождается резким уменьшением ес (область И).

В таб. 1 приведены уравнения, описывающие экспериментальные зависимости верхнего предела текучести (сту), нижнего предела текучести (стй) и прочности при разрыве (ас) материалов на основе ПЭВП-1. Коэффициенты при УГ2/3 (для верхнего предела текучести) и при (для нижнего предела текучести) меньше теоретических. При этом прочность при разрыве композитов уменьшается с ростом содержания стеклосфер, и описывается уравнением, согласующимся с теоретическими формулами. Вследствие этого (рис.5), при определенной концентрации стеклосфер кривые, описывающие нижний предел текучести и прочности при разрыве материалов на основе ПЭВП-1, пересекаются. Точка пересечения этих зависимостей соответствует концентрации наполнителя при переходе от пластичного к хрупкого разрушению.

900 600 300

е ,%

■2 30

0,2 0,4

Концентрация наполнителя об. доли

Рис. 4. Зависимость деформации при разрыве композитов на основе ПЭВП-1 от концентрации наполнителя. Область I — пластичное деформационное поведение композитов, II - хрупкий разрыв.

0,1 0,2 0,3 0,4 0,5

Концентрация наполнителя, У{ об.доли

Рис.5. Экспериментальные концентрационные зависимости верхнего (1), нижнего пределов текучести (2) и прочности при разрыве (3) композита ПЭВП-1 -стеклосферы.

Согласно графическому анализу возможных концентрационных зависимостей параметров растяжения систем ПЭВП-наполнитель, при изменении коэффициента при в уравнении для верхнего предела

текучести от 0 до 0.88, материал охрупчится вне зависимости от того, отслаиваются или нет частицы наполнителя от матричного полимера в области шейки.

Обобщая результаты исследования композитов на основе ПЭНП и ПЭВП-1, можно сделать вывод, что причина отклонения их деформационного поведения от теоретически ожидаемого, а именно, переход к хрупкому разрушению, заключается в присутствии в материале до начала пластического течения доли неотслоенных частиц и, как следствие, малой зависимости верхнего предела текучести от концентрации наполнителя. Подход к описанию деформационного поведения дисперсно-наполненных композиционных материалов, основанный на определении минимального параметра [1,2], остается правомерным и может использоваться для

и

прогнозирования деформационного поведения композитов с жесткими частицами.

ГЛАВА 4. Влияние размера частиц наполнителя на свойства композитов на основе термопластичных полимеров

Исследовано влияние размера частиц в диапазоне от 10 до 160 мкм на характер разрушения композитов на основе СЭВА, ПЭНП, Г1ЭВП-2 .

4.1. Влияние размера частиц силикагеля на свойства композитов на основе СЭВА

Использовали СЭВА марки 10907-020 и частицы силикагеля Б Юг двух размеров 40-60 и 100-160 мкм. Ненаполненный полимер и композиты на его основе деформируется однородно, без образования шейки. На рис. 6 представлены зависимости прочности ос (а) и деформации при разрыве ес (б) композитов от содержания наполните™. Зависимости ос - V ( и £с - V ( для системы СЭВА- 8Ю2 с дисперсностью частиц 100-160 мкм проходят ниже, чем в случае использования частиц с размером 40-60 мкм.

20

10

0,05 0,10 0,15 Концентрация наполнителя V , об. доли

0,05 0,10 0,15 Концентрация наполнителя V , об. доли

Рис. 6. Зависимость прочности (а) и деформации при разрыве (6) композитов на основе СЭВА от концентрации частиц ЗЮ2 с размером 4060 (]), 100-160 мкм (2).

Экспериментальные значения стс исследуемых систем, представленные в координатах ас / стга - 2/3, описываются прямыми линиями, уравнения которых представлены в табл. 1. Для материалов, наполненных частицами размером 40-60 мкм, наблюдается удовлетворительное согласие между экспериментальным и теоретическими уравнениями. Для композитов с частицами 100-160 мкм экспериментальная величина коэффициента при Уг2'3 имеет существенно большее значение по сравнению с теоретическими. Установлено, что быстрое снижение механических характеристик в композитах, наполненных частицами БЮг с размером частиц 100 - 160 мкм, связано с образованием ромбовидных дефектов; при использовании частиц размером 40-60 мкм при растяжении формируются преимущественно овальные поры.

4.2. Свойства композитов на основе ПЭНП и кварцевых сфер разного диаметра

Использовали ПЭНП марки 15803-020 и кварцевые сферы со средним размером частиц D 30, 50, 130 и 150 мкм. Из анализа кривых растяжения было установлено, что композиты с частицами размером 30 мкм сохраняют пластичные свойства во всей исследованной концентрационной области. При увеличении размера кварцевых сфер характер деформирования композитов с ростом степени наполнения изменяется от пластичного к квазихрупкому и к хрупкому разрушению. Концентрация наполнителя при указанных переходах зависит от размера частиц и уменьшается с его увеличением.

Рис. 7. Виды дефектов в композитах, содержащих микросферы диаметром 30 (а, б), 50 (в) и 130 мкм (г). Концентрация наполнителя 0,03 (а) и 0,17 об. долей (б, в, г). Указанный на снимках масштаб соответствует 200 мкм. Направление растяжения горизонтальное.

При микроскопическом анализе разрушенных образцов композитов было установлено, что причина смены деформационного поведения связана с видоизменением образующихся в материалах дефектов, наиболее характерные из которых представлены на рис.7. При использовании микросфер размером 30 мкм в композитах образуются ромбовидные поры (а), число которых возрастает с увеличением содержания частиц, но данные дефекты не являются «опасными», т.к появляются на стадии однородного растяжения, после распространения шейки вдоль образца. Наряду с ними при объединении нескольких пор формируются локальные зоны разрушения, «раздира» (6). В материалах с частицами размером 50 мкм при увеличении их концентрации ромбовидные поры образуются в переходной области от упругой части к шейке; в упругой части образца наблюдаются поперечные дефекты (в). При использовании микросфер диаметром 130 и 150 мкм по мере увеличения содержания наполнителя в композитах образуются поперечные микротрещины (г).

Таким образом, размер и концентрация частиц наполнителя оказывают влияние на характер деформационного поведения композитов и предопределяют форму и, главное, направление роста дефекта (продольное или поперечное относительно оси вытяжки).

4.3. Свойства композитов на основе ПЭВП-2 и кварцевых сфер разной

дисперсности

Использовали ПЭВП-2 марки Р 3802В и кварцевые микросферы со средним размером частиц В 30, 60 и 130 мкм.

Анализ кривых растяжения композитов на основе ПЭВП-2 показал, что материалы, содержащие частицы размером 30 мкм, сохраняют пластичные свойства во всей концентрационной области. В свою очередь, композиты, содержащие микросферы диаметром 60 и 130 мкм, охрупчиваются при концентрации 0,17 и 0,10 об.долей соответственно.

С ростом степени наполнения деформационные свойства материалов ухудшаются, причем размер частиц способствует более быстрому снижению величины ес (рис. 8). При одинаковой степени наполнения деформация при разрыве систем с крупными частицами (130 мкм) ниже, чем с кварцевыми частицами меньшего размера (30, 60 мкм).

800 600 400 200

е , %

г- С

1

¿4

Dt

зо

Рис.8. Относительное удлинение при разрыве композитов на основе 11ЭВП-2, содержащих 0,05 (1), 0,10 (2), 0,17 (3) и 0,23 об.долей наполнителя (4), от размера частиц.

Осуществление переходов от пластичного к квазихрупкому и к хрупкому разрыву связано с видоизменением образующихся дефектов, которые зависят от размера и концентрации наполнителя (рис.9). В материале с микросферами диаметром 30 мкм с ростом концентрации наполнителя преимущественно наблюдаются овальные поры. При использовании частиц размером 60 мкм по мере увеличения содержания наполнителя наряду с овальными и ромбовидными порами образуются локальные зоны разрушения, «раздира». При использовании кварцевых сфер диаметром 130 мкм с увеличением степени наполнения осуществляется переход от ромбовидных пор к микротрещинам.

Таким образом, рост концентрации и размера частиц наполнителя способствуют появлению опасных дефектов (поперечных микротрещин), что является причиной ухудшения деформационных свойств композитов и

осуществления пластично-хрупкого перехода в системах на основе ПЭНП и ПЭВП-2.

Рис. 9. Вид дефектов в композитах, содержащих микросферы диаметром 130 мкм. Концентрация наполнителя 0,10 (а) и 0,17 об.долей (б). Масштаб соответствует 500 мкм (а) и 1 мм (б). Направление растяжения горизонтальное.

в

Рис. 10. Стадии образования поперечной микротрещины в композите: исходный (а) и деформированный материал (б, в): 1- частицы наполнителя, 2- зоны максимальной концентрации напряжения, 3- область пластического течения матричного полимера, 4- отслоение частиц и образование поры, 5 -зона разгрузки, б - разрыв полимерной прослойки. Фигурные стрелки указывают направление роста дефекта.

В материалах на основе ПЭВП-2 и ПЭНП, содержащих не менее 0.17 об. долей наполнителя с размером частиц более 50 мкм, формируются поперечные микротрещины. Их образование в большей мере обусловлено концентрацией и размером частиц наполнителя, а не свойствами матричного полимера. Предполагаемая схема формирования поперечной микротрещины

представлена на рис.10. При растяжении высоконаполненного композита в тонких полимерных прослойках достигается напряжение, необходимое для начала пластического течения матричного полимера. Именно в них локализуется деформация материала, и образуется множество микрошеек, которые разрушаются при дальнейшем растяжении. Из-за разрыва матричной прослойки поры объединяются, а максимальные напряжения сосредотачиваются в экваториальных вершинах образующегося эллипса. В результате сформировавшаяся трещина начинает распространяться по направлению наибольших напряжений, т.е. перпендикулярно оси растяжения. Как следствие, изменяется направление ее роста от продольного к поперечному.

Согласно предложенной схеме, критерием зарождения поперечных микротрещин может быть толщина полимерной прослойки Ь, которая описывается уравнением [4]:

С V'3

к

-ч (1)

где Р = 1, 1.09 и 1.12 для кубической, объемно- центрированной и гране-центрированной решеток. Минимальная концентрация, при которой наблюдается образование поперечных микротрещин, составляет 0.17 об.долей. Значения ЬЯЭ в зависимости от типа упаковки частиц соответствуют: 17Е><0.45 (Р = 1); Ь/Е)<0.56 (Р = 1.09); Ь/Е><0.76 (Р = 1.12). Если толщина полимерной прослойки между частицами становится меньше 0.45 - 0.760, то в композитах увеличивается вероятность образования поперечных микротрещин. Показано, что на формирование поперечных микротрещин оказывают влияние неравномерное распределение частйц в объеме полимера и образование агрегатов частиц, между которыми отсутствует полимерная прослойка.

ГЛАВА 5. Влияние формы частиц наполнителя на характер разрушения композитов

5.1. Композиты на основе полиэтилена и частиц сферической и игольчатой формы

Использовали ПЭНП марки 15803-070; наполнителями служили частицы со схожими геометрическими размерами: кварцевые сферы диаметром 63-80 мкм, частицы волластонита с длиной иголки 20-1 Юмкм.

Как при введении сферических частиц, так и при использовании игольчатых частиц в композитах осуществляется пластично-хрупкий переход. Различие между композитами заключается в концентрации частиц при смене механизма разрушения. В системах, наполненных частицами волластонита, он реализуется при концентрации наполнителя в 4 раза меньшей, чем в случае сферических частиц.

Согласно микроскопическому анализу, наполнители с разной формой частиц распределены в матричном полимере хаотично. Для сфер их расположение относительно оси растяжения образца не оказывает влияние на вид образующихся дефектов - овальных или ромбовидных пор (рис.11а). В случае анизотропных частиц форма образующихся дефектов и, как следствие, характер разрушения композита зависят от их расположения относительно оси растяжения. Если иголки волластонита располагаются перпендикулярно оси вытяжки или толщине образца, то вблизи них формируются микротрещины, растущие поперек направления деформирования, что приводит к хрупкому разрыву материала (рис. 11 б, в).

Рис 11. Вид дефектов, образовавшихся при растяжении ПЭНП, содержащего 0.03 об. долей кварцевых сфер (а) и 0.04 об. долей волластонита (б, в). Указанный на снимках масштаб соответствует 100 (б), 200 (а) и 500 мкм (в). Направление растяжения горизонтальное.

5.2. Композиты на основе ПП и наполнителя с различной формой частиц

Использовали ПП торговой марки Lipol, наполнителями служили тальк пластинчатой формы с размером частиц 20-70 мкм, волластонит с длиной иголке 20-100 мкм, полые стеклосферы с диаметром 10-90 мкм.

Рис. 12. Микрофотографии разрушенных образцов ПП, наполненного тальком (а), волластонитом (б) и стеклосферами (в) Концентрация талька и волластонита в ПП составляет 0,006 об.допей, стеклосфер - 0,03 об.долей.

При содержании частиц Уг= 0,006 об.долей материалы, наполненные тальком и волластонитом, разрушаются хрупко. Композиты со стеклосферами при "У>=0,03 об.долей деформируются с образованием шейки

и разрушаются на стадии ее роста. Согласно микроскопическому анализу разрушенных образцов ГШ, наполненного тальком (рис. 12а) или волластонитом (рис.126), в зоне разрыва наблюдается образование крейзов и поперечных микротрещин. Сформированная крейзованная структура материала инициирует появление магистральной трещины, развитие которой приводит к хрупкому разрыву композитов. Система ГШ - стеклосферы разрушается при распространении шейки (рис.12в). В области растущей шейки формируются ромбовидные и овальные поры.

Таким образом, при схожих геометрических размерах форма частиц наполнителя оказывает влияние на вид образующихся дефектов и характер разрушения композитов на основе ПП. Использование сферических частиц позволяет сохранить пластичные свойства материалов.

ВЫВОДЫ

1. Доля частиц наполнителя, не отслоенных от матричного полимера до начала пластического течения или в области шейки материала, оказывает влияние на параметры функциональных зависимостей, описывающих концентрационные изменения верхнего и нижнего пределов текучести. Скорость концентрационного изменения верхнего и нижнего пределов текучести предопределяет пластично-хрупкий или пластично-пластичный переход в композитах. Содержание не отслоенных частиц зависит от размера, концентрации и химической структуры поверхности наполнителя.

2. Деформационное поведение дисперсно-наполненного композиционного материала на основе термопластичного полимера, наполненного частицами размером от 10 до 90 мкм, определяется минимальным значением одной из двух его характеристик - напряжением вытяжки шейки (неоднородное пластичное растяжение) и прочностью при разрыве (хрупкий разрыв).

3. Размер и концентрация сферических частиц определяют форму (овал, ромб, микротрещина) образующихся дефектов и направление их роста -продольное или поперечное относительно оси растяжения образца.

4. Критерием формирования поперечной микротрещины является толщина полимерной прослойки в композите. Если она становится меньше величины 0.45 - 0.76 от размера частицы, то в композитах увеличивается вероятность образования поперечных микротрещин. Показано, что их формированию способствуют неравномерное распределение наполнителя и образование ассоциатов частиц в объеме матричного полимера.

5. Форма частиц предопределяет характер деформирования и разрушения композиционного материала. Введение в полимер частиц кубической, пластинчатой или игольчатой формы способствует хрупкому разрушению композита из-за образования крейзов, микротрещин. При использовании сферических частиц материал сохраняет пластичные свойства.

6. Установлено, что в композитах с наполнителем игольчатой формы расположение частиц поперек оси растяжения материала или поперек его

толщины обусловливает переход от пластичного к хрупкому разрыву композита.

ЦИТИРУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Bazhenov, S.L. The effect of particles on failure modes of filled polymers. [Text] / S.L. Bazhenov. - Polym. Eng. Sei. 1995.V.35. №10,- P. 813 - 822.

2. Ссренко, O.A. Хрупко-пластичный переход в композитах полимер частицы резины [Текст] / O.A. Серенко, Г.П. Гончарук, Е.С. Оболонкова, С.Л. Баженов.- Высокомолек.соед. А. 2006. Т.48. №3. - С. 481 - 494.

3. Нильсен, JI.E. Механические свойства полимеров и полимерных композиций [Текст] / JI.E. Нильсен.- М.: Химия, 1978, - С. 312

4. Wu, S. A. Generalized Criterion for Rubber Toughening: The Critical Matrix Ligament Thickness [Text] / S. A. Wu. - J. Appl. Polymer. Sei. 1988. V.35. №2,-P. 549 - 561.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Пономарева Н.Р., Десятков A.B., Гончарук Г.П., Оболонкова Е.С., Будницкий Ю.М., Серенко O.A. Деформационное поведение дисперсно-наполненного композита на основе однородно деформирующегося полимера.// Материаловедение, 2009, JVs8, С. 52-57. (0.41 п.л., авторский вклад 30%)

2. Пономарева Н.Р., Гончарук Г.П., Григорьев Ю.А., Оболонкова Е.С., Серенко O.A. Особенности деформационного поведения композитов на основе полиэтилена низкой плотности и полых стеклосфер,// ЖПХ, 2009, Т. 82, вып. 8, С. 1373-1379. (0.68 п.л., авторский вклад 30%)

3. Десятков A.B., Пономарева Н.Р., Гончарук Г.П., Оболонкова Е.С., Будницкий Ю.М., Серенко O.A. Влияние размера частиц на механические свойства композитов на основе однородно деформирующегося полимера.// Успехи в химии и химической технологии. 2009. Т. 23. № 5. С. 32-35. (0,25 пл., авторский вклад 30%)

4. Пономарева, Н.Р., Оболонкова Е.С., Гончарук Г.П., Дементьев А.И., Серенко O.A., Баженов С.Л. Влияние формы частиц наполнителя на характер разрушения композитов на основе полипропилена.// Пластические массы. 2010. № 2. С. 15-18. (0.26 п.л., авторский вклад 30%)

5. Пономарева Н.Р., Гончарук Г.П., Оболонкова Е.С., Будницкий Ю.М., Серенко O.A. Деформационные свойства композитов на основе полиэтилена.// Химическая промышленность сегодня. 2010. № 5. С. 3742. (0.47 п.л., авторский вклад 40%)

6. Пономарева Н.Р., Серенко O.A. Влияние формы частиц наполнителя на деформационные свойства композитов на основе ПЛ. / XII Международная

научно- техническая конференция «Наукоемкие химические технологии -2008», Волгоград, 2008, С. 266. (0.05 пл., авторский вклад 50%)

7. Пономарева Н.Р., Гончарук Г.П., Серенко O.A. Влияние размера частиц на деформационное поведение и характер разрушения композитов на основе полиэтилена. / IV Всероссийская научная конференция «Физико-химия процессов переработки полимеров», Иваново, 2009, С. 90. (0.076 п.л., авторский вклад 50%)

8. Байрамкулова Т. К., Пономарева Н.Р. Влияние размера частиц на характер разрушения дисперсно-наполненных композитов на основе полиэтилена высокой плотности. / XVI Международная молодежная конференция «Ломоносов», Москва 2009, С. 8. (0.076 п.л,, авторский вклад 50%)

9. Пономарева Н.Р., Григорьев Ю. А., Оболонкова Е. С., Серенко O.A. Особенности деформационного поведения дисперсно-наполненных композитов на основе полиэтилена низкой плотности. / Пятая Санкт-Петербургская конференций молодых ученых с международным участием «Современные проблемы науки о полимерах», Санкт-Петербург 2009 г. С. 10. (0.12 пл., авторский вклад 30%)

Подп. к печ. 24.06.2010 Объем 1 пл. Заказ № 78 Тир 100 экз.

Типография Mill У

 
Содержание диссертации автор исследовательской работы: кандидата химических наук, Пономарева, Наталия Рудольфовна

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Влияние концентрации наполнителя на механические свойства дисперсно-наполнененых композитов

1.1.1 Верхний предел текучести композитов

1.1.2 Нижний предел текучести композитов

1.1.3 Предел прочности композитов

1.2. Феноменологические подходы к описанию деформационного поведения дисперсно-наполненных 20 полимерных композитов

1.3. Влияние размера частиц на структуру и свойства полимеров

1.4. Влияние формы частиц наполнителя на механические свойства композитов

ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1. Объекты исследования

2.2. Методы приготовления композиций

2.3. Методы исследования

2.3.1 Дисперсионный анализ

2.3.2 Механические испытания

2.3.3 Реологические испытания

2.3.4 Микроскопия

2.3.5 Испытания образцов с надрезом

2.3.6 Определение расстояние между порами

ГЛАВА 3. УСЛОВИЯ ПЛАСТИЧНО-ХРУПКОГО ПЕРЕХОДА В

ДИСПЕРСНО-НАПОЛНЕННЫХ КОМПОЗИТАХ НА 49 ОСНОВЕ ПЭ

3.1. Свойства композитов на основе ПЭНП и полых стеклосфер

3.2. Свойства композитов на основе ПЭВП и полых стеклосфер Выводы к главе

ГЛАВА 4. ВЛИЯНИЕ РАЗМЕРА ЧАСТИЦ НАПОЛНИТЕЛЯ

НА ХАРАКТЕР РАСТЯЖЕНИЯ И СВОЙСТВА

КОМПОЗИТОВ НА ОСНОВЕ ТЕРМАПЛАСТИЧНЫХ ПОЛИМЕРОВ

4.1. Влияние размера частиц силикагеля на свойства 83 композитов на основе СЭВА

4.2. Свойства композитов на основе ПЭНП и кварцевых 91 сфер разного диаметра

4.3. Свойства композитов на основе ПЭВП и кварцевых 105 сфер разной дисперсности

Выводы к главе

НА ХАРАКТЕР РАЗРУШЕНИЯ КОМПОЗИТОВ

5.1. Композиты на основе полиэтилена и частиц 124 сферической и игольчатой формы

5.2. Композиты на основе ПП и наполнителя с различной 129 формой частиц

Выводы к главе

ГЛАВА 5. ВЛИЯНИЕ ФОРМЫ ЧАСТИЦ НАПОЛНИТЕЛЯ

ВЫВОДЫ

 
Введение диссертация по химии, на тему "Структурно-механические особенности деформационного поведения композиционных материалов на основе полиолефинов и минеральных частиц"

Актуальность темы. В последние годы композиционные материалы на основе термопластичных полимеров находят широкое применение в технике и промышленности, определяя развитие наиболее передовых ее отраслей. Многообразие свойств наполнителей и полимеров открывает широкие возможности направленного регулирования характеристик композитов (модуля упругости, прочности, ударной вязкости и т.д.), а простота переработки в сочетании с различными технологиями изготовления деталей из них обеспечивают быстрое внедрение и использование композиционных материалов в различных изделиях и конструкциях.

Несмотря на широкое применение наполненных полимеров и многочисленность работ, посвященных исследованию их физико-механических характеристик, механические свойства указанных материалов вряд ли можно считать достаточно познанными. В частности, отсутствует общий теоретический подход, позволяющий прогнозировать влияние наполнителя на деформационное поведение и механизм разрушения композитов, что зачастую создает значительные трудности при разработке новых материалов с заданными механическими характеристиками и требует постановки большого количества экспериментов, не всегда приводящих к положительным результатам. Эти обстоятельства определяют актуальность исследований механических свойств наполненных полимеров.

Ранее для прогнозирования деформационного поведения дисперснонаполненных композитов в работах [1,2] был предложен подход, основанный на анализе концентрационных зависимостей условных величин прочности, верхнего предела текучести и напряжения вытяжки шейки материала. Согласно

1,2], рассматриваются три конкурирующих механизма деформирования наполненного композита, а именно, распространение шейки, хрупкое разрушение и однородное пластическое течение. Каждому из этих механизмов деформирования соответствует свой формальный параметр, зависящий от содержания частиц. Распространение шейки характеризуется напряжением вытяжки шейки; хрупкое поведение - прочностью композита при разрыве; однородное пластическое деформирование - верхним пределом текучести.

Деформационное поведение наполненного полимера определяется минимальным значением одного из трех перечисленных параметров. Если нижний предел текучести композита меньше его прочности и верхнего предела текучести, то в образце формируется и распространяется шейка. Если прочность композита меньше напряжения вытяжки шейки и верхнего предела текучести, разрушение хрупкое. Если верхний предел текучести меньше прочности и напряжения вытяжки шейки, деформирование материала является макрооднородным пластичным. Эти феноменологические представления о возможных изменениях деформационного поведения композитов при увеличении концентрации частиц были экспериментально подтверждены при исследовании материалов на основе термопластичных полимеров и эластичных частиц (резинопластов) [2]. Для материалов, наполненных жесткими 6 частицами, в литературе отсутствуют результаты систематических экспериментальных исследований, позволяющих подтвердить или опровергнуть правомерность данного подхода.

Цель работы - изучение характера деформирования и разрушения дисперсно-наполненных композитов на основе термопластичных полимеров в зависимости от концентрации, размера и формы частиц минеральных наполнителей. На примере композиционных материалов на основе полиолефинов (ПЭНП, ПЭВП, ПП и СЭВА) исследовали:

- влияние содержания жестких частиц на изменение основных механических параметров композитов, а именно, верхний предел текучести, напряжение вытяжки шейки, прочность и деформацию при разрыве;

- влияние размера частиц наполнителя, свыше 10 мкм, на деформационное поведение композиционных материалов и определение основных факторов, способных инициировать их хрупкий разрыв;

- влияние формы частиц наполнителя, имеющих схожие геометрические размеры, на механические свойства композитов.

Научная новизна: Экспериментально доказан и развит общий подход к прогнозированию деформационного поведения дисперсно-наполненных композиционных материалов на основе термопластичных полимеров при увеличении содержания минеральных наполнителей.

Впервые:

- Показано, что доля частиц, не отслоенных от матричиого полимера до начала пластического течения или в области шейки материала, предопределяет пластично-хрупкий или пластично-пластичный переход в композитах при увеличении содержания наполнителя.

- Установлено, что при определенной концентрации наполнителя размер частиц обусловливает форму и направление роста образующихся дефектов; предложены механизм и критерий образования поперечных микротрещин в дисперсно-наполненных композитах со средним размером частиц 60 и 130 мкм.

- Показано, что при схожих размерах частиц наполнителя использование частиц кубической, пластинчатой или игольчатой формы способствует формированию поперечных микротрещин и хрупкому разрушению композита; при введении в полимер сферических частиц материал сохраняет пластичные свойства.

Достоверность полученных результатов обеспечивается корректным набором экспериментально-измерительных средств и методов обработки экспериментальных результатов. Примененная в исследовании аппаратура откалибрована по эталонам.

Практическая значимость. Полученные в работе результаты могут быть использованы для прогнозирования деформационно-прочностных свойств композиционных материалов, наполненных минеральными частицами.

Апробация работы. Основные результаты работы были доложены и обсуждены на XII Международной научно- технической конференции «Наукоемкие химические технологии - 2008» (Волгоград, 2008); на IV Всероссийской научной конференции «Физико-химия процессов переработки полимеров» (Иваново, 2009); на XVI Международной молодежной конференции «Ломоносов» (Москва, 2009); на Пятой Санкт-Петербургской конференций молодых ученых с международным участием «Современные проблемы науки о полимерах» (Санкт-Петербург, 2009 г).

Структура и объем работы. Диссертация состоит из 5 глав, выводов и списка литературы. Работа изложена на 153 страницах, содержит 9 таблиц и 56 рисунков. Список литературы включает в себя 132 публикаций.

Публикации. Основные результаты проведенных исследований представлены в 9 публикациях, в том числе в 5-и статьях в научных журналах, входящих в перечень ВАК, и в 4-х тезисах докладов.

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

Интерес к композитам связан с возможностью получения материалов с требуемым комплексом характеристик. Введение наполнителя позволяет не только направленно изменять механические свойства полимерных композитов (прочность при разрыве, модуль упругости, ударная вязкость и т. д), но и придавать им новые функциональные свойства (тепло- и электропроводность, огнестойкость и т.д) [3- 12].

В настоящее время все большее значение приобретают такие достоинства полимерных композитов, как многофункциональность, малая плотность, технологичность и высокая производительность процессов переработки [3, 913]. Применение наполнителей дает возможность на одной и той же полимерной матрице получить ряд материалов с различными свойствами. При выборе наполнителя учитывают химическую природу, форму и размер частиц, сродство с полимером и другие факторы [12-16].

Из-за своей доступности и относительной дешевизны наибольшее распространение в качестве наполнителей, получили мел, известковая мука, мраморная мука, тальк; в меньшей степени применяют стеклянные микросферы, кварцевые микросферы, волластонит, силикагель, полевой шпат, нефелиновый сиенит, новокулин, песок, аэросил и т.д [3, 13]. Рассмотрим более подробно минеральные наполнители, используемые в настоящей работе.

Тальк (Mg3Si4Oio(OH)2) - гидратированный силикат магния гидрофобный наполнитель, характеризуется повышенной о атмосферостойкостью, термостойкостью и химической стойкостью, обладает повышенными диэлектрическими свойствами. Благодаря пластинчатой форме частиц, тальк обычно оказывает усиливающий эффект при наполнении полимеров и относится к активным (усиливающим) наполнителям [3, 4]. Например, введение талька в ПП приводит к повышению жесткости, сопротивлению ползучести при повышенных температурах, возрастанию модуля упругости при изгибе, улучшает текучесть 1111, его формуемость, снижает усадки при формовании и повышает качество поверхности отформованных деталей [17]. Однако он может служить и инертным, неусиливающим наполнителем, способным снижать стоимость композиций без существенного изменения физико-механических свойств [3]

Стеклянные сферы (Ca0*Na20*6Si02) - это мелкодисперсные порошки, состоящие из стеклянных частиц сферической формы с низкой насыпной плотностью. Введение стеклосфер в полимеры уменьшает усадку, обеспечивает морозостойкость, трещиностойкость, низкую теплопроводность, высокую диэлектрическую проницаемость композиционных материалов [18]. Особенностью стеклянных сферических частиц является их изотропность, поэтому они часто используются при изучении и анализе концентрационных зависимостей физико-механических свойств композитов [19, 20].

Кварцевые сферы (Si02) - обладают достаточной прочностью, чтобы выдержать необходимые процессы смешения и переработки, устойчивы к эрозии и непроницаемы для жидких веществ, устойчивы к кислотам и щелочам, обладают низкой теплопроводностью и высокой температурой плавления, что позволяет использовать их для получения изоляционных, огнеупорных материалов.

Силикагель (Si02) - порошок, образованный мельчайшими частицами неправильной формы. Силикагель вводят в полимер для повышения жесткости, термостойкости, прочности, теплопроводности [3, 15].

Волластонит - это минерал с игольчатой формой кристаллов общего состава СаЭЮз. Наполнение полимеров волластонитом придает деталям высокие механические характеристики, стабильность размеров, твердость и стойкость к царапанию, повышает ' теплостойкость и износостойкость полимеров [13].

 
Заключение диссертации по теме "Неорганическая химия"

выводы

1. Доля частиц наполнителя, не отслоенных от матричного полимера до начала пластического течения или в области шейки материала, оказывает влияние на параметры функциональных зависимостей, описывающих концентрационные изменения верхнего и нижнего пределов текучести. Скорость концентрационного изменения верхнего и нижнего пределов текучести предопределяет пластично-хрупкий или пластично-пластичный переход в композитах. Содержание не отслоенных частиц зависит от размера, концентрации и химической структуры поверхности наполнителя.

2. Деформационное поведение дисперсно-наполненного композиционного материала на основе термопластичного полимера, наполненного частицами размером от 10 до 90 мкм, определяется минимальным значением одной из двух его характеристик - напряжением вытяжки шейки (неоднородное пластичное растяжение) и прочностью при разрыве (хрупкий разрыв).

3. Размер и концентрация сферических частиц определяют форму (овал, ромб, микротрещина) образующихся дефектов и направление их роста -продольное или поперечное относительно оси растяжения образца.

4. Критерием формирования поперечной микротрещины является толщина полимерной прослойки в композите. Если она становится меньше величины 0.45 - 0.76 от размера частицы, то в композитах увеличивается вероятность образования поперечных микротрещин. Показано, что их формированию способствуют неравномерное распределение наполнителя и образование ассоциатов частиц в объеме матричного полимера.

5. Форма частиц предопределяет характер деформирования и разрушения композиционного материала. Введение в полимер частиц кубической, пластинчатой или игольчатой формы способствует хрупкому разрушению композита из-за образования крейзов, микротрещин. При использовании сферических частиц материал сохраняет пластичные свойства.

6. Установлено, что в композитах с наполнителем игольчатой формы расположение частиц поперек оси растяжения материала или поперек его толщины обусловливает переход от пластичного к хрупкому разрыву композита.

 
Список источников диссертации и автореферата по химии, кандидата химических наук, Пономарева, Наталия Рудольфовна, Москва

1. Bazhenov, S.L. The effect of particles on failure modes of filled polymers. Text. / S.L. Bazhenov. Polym. Eng. Sci. 1995.V.35. №10, P. 813 - 822.

2. Серенко, O.A. Хрупко-пластичный переход в композитах полимер -частицы резины Текст. / О.А. Серенко, Г.П. Гончарук, Е.С. Оболонкова, C.JI. Баженов.- Высокомолек.соед. А. 2006. Т.48. №3. С. 481 - 494.

3. Каца, Г.С. Наполнители для полимерных композиционных материалов Текст. / под ред. Г.С. Каца, Д.В. Милевски. М.: Химия, 1981 .-736 с.

4. Ричардсон, М.М. Промышленные полимерные композиционные материалы Текст. / под ред. М. М Ричардсона. М.: Химия, 1980.- 472 с.

5. Мэнсон, Дж. Полимерные смеси и композиты Текст. / Дж. Мэнсон, Л.М. Сперлинг. М.: Химия, 1979,- 440 с.

6. Нильсен, JI.E. Механические свойства полимеров и полимерных композиций Текст. / JI.E. Нильсен.- М.: Химия, 1978. 312 с.

7. Липатов, Ю.С. Физико-химические основы наполнения полимеров Текст. / Ю.С. Липатов.- М.: Химия, 1991,-260 с.

8. Берлин, А.А. Принципы создания композиционных материалов Текст. / А. А. Берлин, С.А. Вольфсон, В.Г. Ошмян.- М.: Химия, 1990. 237 с.

9. Мэттьюз, Ф. Композитные материалы. Механика и технология Текст. / Ф. Мэттьюз, Р. Ролингс.- М.: Техносфера, 2004, 408 с.

10. Берлин, А.А. Полимерные композиционные материалы. Свойства, структура, технологии Текст. /под ред А.А. Берлина.- Санкт-Петербург: Профессия, 2008.- 560 с.

11. Баженов, С.Л. Полимерные композиционные материалы. Прочность и технология Текст. / С.Л. Баженов, А.А. Берлин, А.А. Кульков, В.Г. Ошмян,- Долгопрудный: Издательский Дом «Интеллект», 2010.- 352 с.

12. Ионов, А.В. Эластомерные материалы в средствах снижения вибрации и шума на судах Текст. / А.В. Ионов, Л.Е. Бувайло, М.В. Волкова, А.П. -Старостин ЖРХО им. Д.И. Менделеева. 2009. Т. LIII. № 4. С. 41 - 53.

13. Verlag, C.H. Функциональные наполнители Текст. / С.Н. Verlag.-Полимерные материалы. 2006. № 2. С. 12 - 16.

14. Раткевич, Л.И. Наполненные и самозатухающие композиции полипропилена Обзор. / Л.И. Раткевич, Э.А. Майер, С.Ю. Митюшкина, В.Д. Критонов.- Пласт, массы, 1992. № 6. С.40 - 44

15. Дувакин, Н.И. Выбор наполнителей для придания специальных свойств полимерным материалам Текст. / Н.И. Дувакина, Н.И. Ткачева.-Пласт.массы, 1989. № 11. С. 46 - 48

16. Глазков, С.С. Модель термодинамической совместимости наполнителя и полимерной матрицы в композите Текст. / С.С. Глазков. ЖПХ. 2007. Т.80. Вып. 9.-С. 1562 - 1565.

17. Сироткина, Е.Е. Полипропилен и тальконаполненные композиции на его основе Текст. / Е.Е. Сироткина, С.Ю. Митюшкина, А.В. Борило.-Пласт.массы. 1997. № 2. С. 27 - 31.

18. Область применения микросфер/ http://www.uralslroyinfo.ru/

19. Meddad, A. A model for filler matrix debonding in glass - bead - filler viscoelastic polymers Text. / A. Meddad, B. Fisa. -J. Appled Polymer Sci. 1997. V. 65. № 10. - P. 2013 - 2024.

20. Esmaeili, N. Micro- to macroscopic responses of a glass particle-blended polymer in the presence of an interphase layer Text. / N. Esmaeili, Y. Tomita. -International Journal of Mechanical Sciences . 2006. V. 48. P. 1186 - 1195

21. Брандон, Д. Микроструктура материалов. Методы исследования и контроля Текст. / Д. Брандон, У. Каплан. М.: Техносфера. 2004. - 384 с.

22. Nielsen, L.E. Simpl Theory of stress-strain properties of filled polymers Text. / L.E. Nielsen.- J. Appl.Polym.Sci. 1966. V.10. №1. P. 97 - 103.

23. Мошев, В.В. Структурная механика дисперсно-наполненных эластомерных композитов Текст. / В.В. Мошев, O.K. Гаришин. Успехи механики. 2005. №2.-С. 3-31.

24. Победря, Б.Е. Принципы вычислительной механики композитов Текст. / Б.Е. Победря.- Механика композит.материалов. 1996. Т.32. № в.- С. 729 -746.

25. Nicolais, L. Stress-strain behavior of styrene-acrylonitrile/glass bead composites in the glassy region Text. / L. Nicolais, M. Narkis. Polym. Eng.Sci. 1971. V. 11. №3.-P. 194- 199.

26. Liang, J.Z. Mechanical properties and polypropylene composites Text. / J.Z. Liang, R.K. Li. Polymer composites. 1998. V. 19. № 6. - P. 698 - 703.

27. Liang, J.Z. Effect of filler content and surface treatment on the tensile propertiese of glass-bead-filled polypropylene composites Text. / J.Z. Liang, R.K. Li .- Polym. Int. 2000. V. 49. -P. 170 174.

28. Demjenb, Z. Evaluation of interfacial interaction in polypropylene/surface treated СаСОЗ composites Text. / Z. Demjenb, B. Pukanszky, J. Nagya.-Composites Part A: Applied Science and Manufacturing. 1998. V. 29. N° 3. P. 323 - 329.

29. Pukanszky, B. Surface tension and mechanical properties in polyolefin composites Text. / B. Pukanszky, E. Fekete, F. Tudos.- Makromol. Chem. Macromol. Symp. 1989. V. 28. P. 165 - 186.

30. Moczo, J. Polymer micro and nanocomposites: structure, interaction, properties Text. / J.Moczo, B. Pukanszky.- J. Industrial and Engineering Chem. 2008. V. 14.-P. 535 563.

31. Kaully, T. Mechanical behavior of highly filled natural CaC03 composites: effect of particle size distribution and interface interactions Text. / T.Kaully, A.Siegmann, D. Shacham. Polymer composites. 2008. - P. 396 - 408.

32. Premphet, К. Influence of stearic acid treatment of filler particales on the structure and properties of ternary-phase polypropylene composites Text. / K. Premphet, P. Horanont. J. Applied Polymer Science. 1999. V. 74. -P. 3445 -3454;

33. Дубникова, И.Л. Влияние размера включений на межфазное расслоение и предел текучести наполненных пластичных полимеров Текст. / И.Л.Дубникова, В.Г. Ошмян .- Высокомолек.соед. А. 1998. Т.40. №9. С. 1481 - 1492.

34. Sumita, М. Tensile yield stress of polypropylene composites filled with ultrafine particles Text. / M. Sumita, Y. Tsukumo, K. Miyasaka, K. Ishikawa.-J. Mater. Sci. 1983. V.18. №6. -P. 1758 1764.

35. Voros, G. Prediction of the yield stress of composites containing particles with an interlayer of changing properties Text. /G. Voros, B. Pukanszku. -Composites: Part A. 2002. V. 33. -P. 1317 1322.

36. Коробко, А.П. Нанокомпозиты на основе поликарбоната и ультрадисперсных алмазов Текст. / А.П. Коробко, С.В. Крашенинников, И.В. Левакова, Л.А. Озерина, С.Н.Чвалун.- Высокомолек.соед. А. 2001.Т.43. №11. -С. 1984 1992.

37. Ulutan, S. Mechanical properties of HDPE/magnesium hydroxide composites Text. / S.Ulutan, M.Gilbert. J. Mater. Sci. 2000.V.35. №9. - P. 2115 - 2120.

38. Garcia, L.D. Influence of the СаСОз nanoparticles on the molecular orientation of the polypropylene matrix Text. / L.D. Garcia, J.C.Merinor, J.M. Pastor.- J. Appl. Polym. Sci. 2003.V.88. №4. P. 947 - 952.

39. Соломко, В.П. Наполненные кристаллизующиеся полимеры Текст. / В.П. Соломко. Киев: Наукова думка. 1980,- 263 с.

40. Ошмян, В.Г. Моделирование вязкого разрушения полимерных смесей и композитов с учетом формирования межфазного слоя Текст. / В.Г. Ошмян, С.А. Тимман, М.Ю. Шамаев. Высокомолек.соед. А. 2003. Т. 45. № 10.-С. 1689- 1698.

41. У орд, И. Механические свойства твердых полимеров Текст. / И. У орд. -М.: Химия. 1975.-350 с.

42. Bazhenov, S.L. The effect of particles on failure modes of filled polymers. Text. / S.L. Bazhenov. Polym. Eng. Sci. 1995.V.35. №10.- P. 813 - 822.

43. Серенко, O.A. Влияние деформационного упрочнения термопластичной матрицы на свойства композита с эластичным наполнителем Текст. / О.А.Серенко, В.С.Авинкин, C.JI. Баженов.- Высокомолек. сосд. А. 2002. Т.44. №3. С. 457-464.

44. Баженов, C.JI. Влияние концентрации наполнителя на нижний предел текучести полимерных композитов Текст. / C.JI. Баженов, Г.П. Гопчарук, В.Г. Ошмян, О.А. Серенко. Высокомолек.соед. Б. 2006. Т.48. №3. - С. 545 -549.

45. Насруллаев, И. Н. Влияние размера частиц эластичного наполнителя па характер разрушения дисперсно-наполненных полимерных композитов Текст.: дис. канд. хим. наук: : 01.04.07 / Насруллаев Ибрагим Нурсуллаевич . Москва., 2005. - 169 с.

46. Караева, А.А. Условия образования опасных дефектов в дисперсно-наполненных композитах на основе пластичных полимеров Текст.: дис. канд. Физ-мат. наук: 15.06.09 / Караева Айна Атавовна. Москва. 2009.132 с.

47. Ahmed S. A review of particulate reinforcement theories for polymer composites Text. / S. Ahmed, F.R. Jones. J. Mater. Sci. 1990.V. 25. № 12. -P. 4933-4942.

48. Микитаев, A.K. Полимерные нанокомпозиты. Многообразие структурных форм и приложений Текст. / А.К. Микитаев, Г.В. Козлов, Г.Е. Заиков.-М.: Наука. 2009.-278 с.

49. Bazhenov, S.L. Ductility of filled polymers Text. / S.L. Bazhenov, J.X. Li, A. Hiltner, E. Baer.- J. Appl. Polym. Sci. 1994. V.52. №2. P. 243 - 254.

50. Серенко, О.А.Пластично-пластичный переход в дисперсно-наполненных композитах на основе термопластичных полимеров Текст. / О.А. Серенко, Г.П. Гончарук, C.JI. Баженов. Высокомолек.соед. А.2006. Т.48. №6. - С. 959 - 969.

51. Серенко, О.А. Пластично-пластичный переход в дисперсно-наполненных композитах Текст. / О.А. Серенко, Г.П. Гончарук, C.JI. Баженов.- Докл. РАН. 2006. Т. 407. №5. С. 618 - 621.

52. Серенко, О.А. Условия сохранения деформационных свойств дисперсно-наполненных композитов Текст. / О.А. Серенко, Ю.А. Григорьев, Г.П. Гончарук, Е.С. Оболонкова, C.J1. Баженов. Пласт.массы. 2007. №12.- С. 5 -9.

53. Серенко, О.А. Резинопласты — новый класс дисперсно-наполненных композиционных материалов Текст. / О.А. Серенко, C.J1. Баженов, А.Н. Крючков, B.C. Авинкин, Ю.М. Будницкий. Химическая промышленность. 2003. №7.-С. 34 -39.

54. Баженов, C.JI. Деформационные свойства полиэтилена высокой плотности, наполненного частицами резины Текст. / C.JI. Баженов, Г.П. Гончарук, О.А. Серенко. Докл.РАН. 2001. Т.379. №5. - С. 620 - 623.

55. Dubnikova, I.L. Mechanisms of particulate filled polypropylene finite plastic derformation and fracture Text. // I.L. Dubnikova, V.G. Oshmyan, A. Ya. Gorenberg. J. Mater. Sci. 1997.V.32. - P. 1613 - 1622.

56. Дубникова, И.Л. Влияние межфазной адгезии на деформационное поведение и энергию разрушения дисперсно наполненного полипропилена Текст. / И.Л. Дубникова, С.М. Березина, В.Г. Ошмян, В.Н. Кулезнев. -Высокомолек.соед. А. 2003.Т.45.№9. С. 1494 - 1507.

57. Тополкараев, В.А. Условия реализации пластических свойств в дисперсно наполненных полиолефинах Текст. / В.А. Тополкараев, Н.В. Горбунова, И.Л. Дубникова, Т.В. Парамзина, Ф.С. Дьячковский. Высокомолек. соед. А, 1990. Т.32. №10. - С. 2210 - 2216.

58. Дубникова, И.Л. Пластические свойства дисперсно наполненного полипропилена Текст. / И.Л. Дубникова, В.А. Тополкараев, Т.В. Парамзина, Е.В. Горохова, Ф.С. Дьячковский. Высокомолек.соед. А, 1990. Т.32. №4. - С. 841 - 847.

59. Точин, В.А. Концентрационная зависимость деформационных характеристик композиций полиэтилена высокой плотности с дисперсными наполнителями Текст. / В.А. Точин, Е.Н. Щупак, В.В. Туманов. Механика композит, материалов, 1984. №4. - С. 635 - 639.

60. Encyclopedia of Polymer Science and Engineering. New York: Wiley, 1988. V.ll.-P. 656-658.

61. Li, J.X. The ductile to quasibrittle transition of particulate filled thermoplastic polyester Text. / J.X. Li, M.Silverstein, A.Hiltner, E.Baer.- J. Appl. Polym. Sci. 1994.V.52. №2. - P. 255 -267.

62. Li, J.X. Fractography and failure mechanisms of particulate filled thermoplastic polyester Text. / J.X. Li, A. Hiltner, E. Baer . - J. Appl. Polym. Sci. 1994. V. 52. №2. - P. 269 - 283.

63. Zuiderduin, W.C.J. Toghening of polypropylene with calcium carbonate particles Text. / W.C.J. Zuiderduin, C. Westzaan, J. Huetink, R.J. Gaymans. -Polymer. 2003. V.44. №1. P. 261 - 275.

64. Дубникова, И.Л. Влияние добавки октаметилциклотетрасилоксана на деформационное поведение дисперсно наполненных полиолефинов Текст. / И.Л. Дубникова, Е.В. Горохова, А .Я. Горенберг, В.А. Тополкараев.-Высокомолек. соед. А. 1995. Т.37. №9. С. 1535 - 1544.

65. Серенко, О.А. Деформационные свойства полиэтилена средней плотности, наполненного частицами резины Текст. / О.А.Серенко, И.Н. Насруллаев, С.Л. Баженов. Высокомолек. соед. А. 2003. Т.45. №5. - С. 759 - 766.

66. Urayama, Н. Mechanical and thermal properties of poly (L-lactide) incorporating various inorganic fillers with particle and whisker shapes Text. / H. Urayama, Ch. Ma, Y. Kimura. Macromol. Mater. Eng. 2003. V.288. №7. -P. 562 - 568.

67. Kauly, T. Highly filled thermoplastic composites: II Effects of particle size distribution on some properties Text. / T. Kauly, B. Keren, A. Siegmann, M. Narkis. Polym. Composites. 1996. V.17. №6. - P. 806 - 815.

68. Bigg, D.M. Mechanical properties of particulate filled polymers Text. / D.M. Bigg. Polymer Composites. 1987. V. 8. № 2. P. 115 - 122.

69. Liang, J.-Z. Brittle-ductile transition in polypropylene filled with glass beads Text. / J.-Z. Liang, R.K.Y. Li. Polymer. 1999. V. 40. P. 3191 - 3195.

70. Saujanya, C. Structure and properties of PP/CaS04 composite. Part III: Effect of the filler grade on properties Text. / C. Saujanya, S. Radhakrishnan. J. Mater. Sci. 2000. V.35. №9. P. 2319 - 2322.

71. Zuiderduin, W.C.J. Toghening of polypropylene with calcium carbonate particles Text. / W.C.J. Zuiderduin, C. Westzaan, J. Huetink, R.J. Gaymans. -Polymer. 2003. V.44. №1. p. 261 275.

72. Thio, Y.S. Toughening of isotactic polypropylene with СаСОз particles Text. / Y.S. Thio, A.S. Argon, R.E. Cohn, M. Weinberg. Polymer. 20002.V.43. №13. P. 3661 - 3674.

73. Renner, K. Analysis of the debonding process in polypropylene model composites Text. / K. Renner, M.S.Yang, J. Moczo, H.J. Choi, B. Pukanszky. -European Polemer J. 2005.V. 41. P. 2520 2529.

74. Bartczak, Z. Toughness mechanism in semi-crystalline polymer blends: II. High-density polyethylene toughened with calcium carbonate filler particles Text. / Z. Bartczak, A.S. Argon, R.E. Cohen, M. Weinberg. Polymer. 1999. V. 40. №9. P. 2347 - 2365.

75. Wilbrink, M.W.L. Toughenability of nylon-6 with CaC03 filler particles: new findings and general principles Text. / M.W.L. Wilbrink, A.S. Argon, R.E. Cohen, M. Weinberg. Polymer. 2001. V. 42. P. 10155 - 10180.

76. Argon, A.S. Toughenability of polymers Text. / A.S. Argon, R.E. Cohen. -Polymer. 2003. V. 44. P. 6013 6032.

77. Liang, J.-Z. Toughening and reinforcing in rigid inorganic particulate filled poly(propylene): A review Text. / J.-Z. Liang J. Appl. Polym. Sci. 2002. V.83. P. 1547- 1555.

78. Баженов, C.JI. Механизмы разрушения и прочность полимерных композиционных материалов Текст. / С.Л. Баженов, В.А. Тополкарасв, Ал.Ал. Берлин. ЖВХО. 1989. Т.34. №5. - С. 536 - 544.

79. Wu, S. A. Generalized Criterion for Rubber Toughening: The Critical Matrix Ligament Thickness Text. / S. A. Wu. J. Appl. Polymer. Sci. 1988. V.35. №2.- P. 549- 561.

80. Mai, K. Mechanical properties and fractuer morphology of AL(OH)3/ polypropylene composites by grafting with acrylic acid Text. / K. Mai, Z. Li, Y. Qiu, H. Zeng. J. Appl. Polym Sci. 2001. V. 80. № 13. - P. 2617 - 2623.

81. Araki, T. Structure and properties of multiphase polymeric materials Text. / T. Araki, Q. Trang-Cong, M. Shibayama. New York, Basel, Hone Kong: Marcel Dekker, INC. 1998. - P. 423 - 452

82. Osman, М.А. Effect of the particle size on the viscoelastic properties of filled polyethylene Text. / M.A. Osman, A. Atallah. Polymer. 2006. V. 47 . P. 2357 -2368

83. Tsui, C.P. Strain damage and fracture properties of glass blend filled polypropylene Text. / C.P. Tsui, C.Y. Tang, T.C. Lee. Fracture of polymers, composites and adhesives. 2000. ESIS Publication 27. - P. 395 - 406.

84. Meddad, A. Stress-strain behavior and tensile dilatometry of glass bead-filled polypropylene and polyamide 6 Text. / A. Meddad, B. Fisa. J. Appl. Polym. Sci. 1997. V.64. №4. - P. 653 - 665.

85. Lazzeri, A. Volume strain measurements on СаСОз/polypropylene particulate composites: the effect of particle size Text. / A. Lazzeri, Y.S. Thio, R.E. Cohen. J. Applied Polymer Sci. 2004. V. 91. P. 925 - 935.

86. Parsons, E.M. Three-dimensional large-strain tensile deformation of neat and calcium carbonate-filled high-density polyethylene Text. / E.M. Parsons , M.C. Boyce, D.M. Parks, M. Weinberg. Polymer . 2005. V. 46 . - P. 2257 - 2265.

87. Yang, K.Y.Q. Mechanical properties and morphologies of polypropylene with different sizes of calcium carbonate particles Text. / K.Y.Q. Yang, G. Li, Y. Sun, D. Feng. Polymer composites. 2006. - P. 443 - 450.

88. Fu, S.-Y. Effects of particle size, particle/matrix interface adhesion and particle loading on mechanical properties of particulate-polymer composites Text. / S.-Y. Fu, X.-Q. Feng, B. Lauke, Y.-W. Mai. Composites: Part B. 2008. V. 39. P. 933 -961

89. Yang, K. Mechanical properties and morphologies of polypropylene with different sizes of glass bead particles Text. / K. Yang, Q. Yang, G. Li, J. Kuang, Z. Jiang. Polymer composites. 2008. P. 992 - 997.

90. Пестриков, В.М. Механика разрушения твердых тел Текст. / В.М. Пестриков, Е.М. Морозов. Санкт-Петербург: Профессия, 2002. - 320 с.

91. Лурье, А.И. Теория упругости Текст. / А.И. Лурье. М.: Наука, 1970. -940 с.

92. Партон, В.З. Механика разрушения. От теории к практике Текст. / В.З. Партон. М.: ЖИ, 2007. - 240 с.

93. Гончарук, Г.П. Влияние концентрации частиц резины на механизм разрушения наполненного полипропилена Текст. / Г.П. Гончарук, С.Л.

94. Баженов, Е.С. Оболонкова, О.А. Серенко. Высокомолек.соед. А. 2003. Т.45. №6. - С. 970 - 977.

95. Баженов, C.J1. Критерий появления ромбовидных (diamond) пор в дисперсно-наполненных полимерах Текст. / C.JI. Баженов, О.А. Серенко, И.Л. Дубникова, Ал.Ал. Берлин. Докл. РАН. 2003. Т. 393. №3. - С. 336 -340.

96. Серенко, О.А. Влияние размера частиц на форму образующихся дефектов в дисперсно наполненном композите Текст. / О.А. Серенко, С.Л. Баженов, И.Н. Насруллаев, А.А. Берлин. Высокомолек.соед. А. 2005. Т.47. №1. - С. 64 - 72.

97. Серенко, О.А. Особенности разрушения композитов на основе полиэтилена и эластичных частиц Текст. / О.А. Серенко, А.А. Караева, Г.П. Гончарук, Т.В. Задеренко, С.Л. Баженов. ЖТФ. 2009. Т.79. №6. - С. 92-97.

98. Вундерлих, Б. Физика макромолекул. Зарождение, рост и отжиг кристаллов Текст. / Б. Вундерлих. М.:Мир. 1979.Т.2. - 574 с.

99. Гордиенко, В.П. Влияние дисперсности частиц неорганической добавки на структуру и свойства линейного полиэтилена Текст. / В.П. Гордиенко, О.Н. Мустяца, В.Г. Сальников. Пласт.массы, 2007, № 12. - С. 11 - 13.

100. Saujanya, С. Strucyur and properties of PP/CaS04 composite. Part III: Effect of the filler grade on properties Text. / C. Saujanya, S. Radhakrishnan. J. Mater. Sci. 2000. V.35. №9. - P. 2319 - 2322.

101. Tjong, S.C. Mechanical behavior of СаСОз particulate filled |3-crystalline phase polypropylene composites Text. / S.C. Tjong, R.K.Y. Li, T. Cheung. -Polym Eng. Sci. 1997. V. 37. № 1. P. 166 - 172.

102. Wang, K. Mechanical properties and toughening mechanisms of polypropylene / barium sulfate composites Text. / K. Wang, J. Wu, L. Ye, H. Zeng. -Composites: Part A. 2003. P. 1199 - 1205.

103. Кулезнев, B.H. Основы технологии переработки пластмасс Текст. / В.Н. Кулезнев, В.К. Гусева. М.: Химия. 1995. - 528 с.

104. Duput, С. New dispersion process for submicronic fillers in thermoplastics Text. / C. Duput, P. Bussi. Macromol. Symp. 2009. V.169. P. 103 - 107.

105. Романова, B.A. Влияние формы включений и прочностных свойств интерфейсов на механизмы разрушения металлокерамического композита на мезоуровне Текст. / В.А. Романова, P.P. Балохонов. Физическая мезомеханика. 2007. Т. 10. № 6. - С. 75 - 88.

106. Гончарук, Г.П. Влияние удельной поверхности и формы резиновой крошки на механические свойства резинопластов Текст. / Г.П. Гончарук, М.И. Кнунянц, А.Н. Крючков, Е.С. Оболонкова. Высокомолек.соед. Б. 1998. Т.40. №5. - С. 873 - 877.

107. Frihi, D. Mixed percolation network and mechanical properties of polypropylene/talk composites Text. / D. Frihi, K. Masenelli-Varlot, G. Vigier, H. Satha. J. Applied Polymer Sci. 2009. V. 114. - P. 3097 - 3105.

108. Веттергень, В.И. Влияние формы частиц наполнителя на прочность полимерного композита Текст. / В.И. Веттергень, А .Я. Башкарев, М.А. Суслов. ЖТФ. 2007. Т. 77. вып. 6. - С. 135 - 138.

109. Веттергень, В.И. Влияние формы и концентрации частиц наполнителя на тепловое расширение полимерных композитов Текст. / В.И. Веттергень, А.Я. Башкарев, М.А. Суслов. ЖТФ. 2007. Т. 77. вып. 10. - С. 135 - 138.

110. Люкшин, Б.А. Влияние геометрии включений в полимерной композиции на вид кривой «напряжение деформация» Текст. / Б.А. Люкшин, П.А. Люкшин, Н.Ю. Матолыгина. - Механика композиционных материалов и конструкций. 2001. Т. 7. № з. с. 277 - 287.

111. Sancaktar, Е. Effect of calcium carbonate, talc, mica and glass-fiber fillers on the ultrasonic weld strength of polypropylene Text. / E. Sancaktar, E. Walker. J. Appl. Polymer Sci. 2004. V. 94. - P. 1986 - 1998.

112. Unal, H. Mechanical properties and morphology of nylon-6 hybrid composites Text. / H. Unal, A. Mimaroglu, M. Alkan. Polym. Int. 2004. V. 53. - P. 56 - 60.

113. Strieker, F. Mechanical and thermal properties syndiotactic polypropylene filled with glass beads and talcum Text. / F. Strieker, M. Bruch, R. Mulhaupt. Polymer. 1997. V. 38. - P. 5347 - 5333.

114. Balkan, O. Microstructural characteristics of glass bead- and wollastonite-filled isotactic- polypropylene composites modified with thermoplastic elastomers Text. / Balkan O., Ezdesir A. Polymer Composites. 2010. V. 10. P. 1 20.

115. Jilken, L. The effect of mineral fillers on impact and tensile properties of polypropylene Text. / L. Jilken, G. Malhammar, R. Selden. Polymer Testing. 1991. V. 10. - P. 329 - 344.

116. Singh, U.P. Evaluation of mechanical properties of polypropylene filled with wollastonite and silicon rubber Text. / U.P. Singh, B.K. Biswas, B.C. Ray. -Materials science and engineering. A. 2009. V. 501. P. 94 - 98.

117. Bazhenov, S.L. Fillers: their effect on the failure modes of plastics Text. / S.L. Bazhenov. Plastics Additives. London - New York- Madras: Chapmen and Hall. 1998. - P. 252-259.

118. Разумовская, И.В. Влияние пор в трековых мембранах на их прочность Текст. / И.В. Разумовская, В.Н. Гумирова, П.Ю. Апель, С.Л. Баженов. -Преподаватель XXI век. 2009. Т. 1. С. 206 - 215.

119. ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

120. Пономарева, Н.Р. Особенности деформационного поведения композитов на основе полиэтилена низкой плотности и полых стеклосфер Текст. / Н.Р. Пономарева, Г.П. Гончарук, Ю.А. Григорьев, Е.С. Оболонкова, О.А. Серенко. ЖПХ, 2009, Т. 82, вып. 8, С. 1373-1379.

121. Десятков, А.В. Влияние размера частиц на механические свойствакомпозитов на основе однородно деформирующегося полимера Текст. / А.В.

122. Десятков, Н.Р. Пономарева, Г.П. Гончарук, Е.С. Оболонкова, Ю.М. Будницкий, '1. J\

123. О.А. Серенко. Успехи в химии и химической технологии. 2009. Т. 23. № 5. С. 32-35.

124. Пономарева, Н.Р.Влияние формы частиц наполнителя на характер разрушения композитов на основе полипропилена Текст. / Н.Р. Пономарева, Е.С. Оболонкова, Г.П. Гончарук, А.И. Дементьев, О.А. Серенко, С.Л. Баженов.-Пластические массы. 2010. № 2. С. 15-18.

125. Пономарева, Н.Р. Деформационные свойства композитов на основе полиэтилена. Текст. / Н.Р. Пономарева, Г.П. Гончарук, Е.С. Оболонкова, Ю.М. Будницкий, О.А. Серенко. Химическая промышленность сегодня. 2010. № 5. С. 37-42.

126. Пономарева Н.Р., Серенко О.А. Влияние формы частиц наполнителя на деформационные свойства композитов на основе ПГ1. / XII Международная научно- техническая конференция «Наукоемкие химические технологии -2008», Волгоград, 2008, С. 266.

127. Байрамкулова Т. К., Пономарева Н.Р. Влияние размера частиц на характер разрушения дисперсно-наполненных композитов на основе полиэтилена высокой плотности. / XVI Международная молодежная конференция «Ломоносов», Москва 2009, С. 8.