Структура и свойства нанокомпозитов на основе фенилона, содержащих дисперсный нанонаполнитель

Афашагова, Зарема Хусеновна

Структура и свойства нанокомпозитов на основе фенилона, содержащих дисперсный нанонаполнитель тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.06 ВАК РФ

Афашагова, Зарема Хусеновна АВТОР

кандидата технических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Нальчик МЕСТО ЗАЩИТЫ

2009 ГОД ЗАЩИТЫ

02.00.06 КОД ВАК РФ

Диссертация по химии на тему «Структура и свойства нанокомпозитов на основе фенилона, содержащих дисперсный нанонаполнитель»

Автореферат диссертации на тему "Структура и свойства нанокомпозитов на основе фенилона, содержащих дисперсный нанонаполнитель"

На правах рукописи

Афашагова Зарема Хусеновна

СТРУКТУРА И СВОЙСТВА НАНОКОМПОЗИТОВ НА ОСНОВЕ ФЕНИЛОНА, СОДЕРЖАЩИХ ДИСПЕРСНЫЙ НАНОНАЦОЛНИТЕЛЬ

Специальность 02.00.06 - высокомолекулярные соединения

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

НАЛЬЧИК 2009

003469936

Работа выполнена на кафедре высокомолекулярных соединений в ГОУ ВПО «Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова»

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Маламатов Ахмед Харабиевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Маневич Леонид Исакович

доктор химических наук Берикетов Ануар Султанович

Ведущая организация: Институт биохимической физики

им. Н.М. Эммануэля РАН

Защита состоится « 09 » июня 2009 г. в 13.00 час. на заседании диссертационного совета Д 212.076.09 при Кабардино-Балкарском государственном университете имени Х.М.Бербекова по адресу: 360004, КБР, г. Нальчик, ул. Чернышевского, 173, КБГУ, корпус № 11, диссертационный зал.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Кабардино-Балкарского государственного университета.

Автореферат разослан « 07 » мая 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Т.А. Борукаев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Стратегическими национальными приоритетами Российской Федерации, изложенными в утвержденных 30 марта 2002 г. Президентом Российской Федерации «Основах политики Российской Федерации в области развития науки и технологий на период до 2010 г. и дальнейшую перспективу» являются: повышение качества жизни населения, достижение экономического роста, развитие фундаментальной науки, образования и культуры, обеспечение обороны и безопасности страны. Одним из реальных направлений достижения этих целей может стать ускоренное развитие нанотехнологий на основе накопленного научно-технического задела в этой области и внедрение их в технологический комплекс России. В свою очередь, одним из основных направлений такого подхода является создание новых конструкционных наномагериалов с рекордными эксплуатационными характеристиками. Для реализации такого направления в первую очередь требуется развитие фундаментальных представлений о новых явлениях, структуре и свойствах наноматериалов.

В настоящей работе исследованы нанокомпозиты на основе термостойкого ароматического полиамида (фенилона), содержащие (до 10 масс. %) дисперсные нанонаполнители и обладающие комплексом улучшенных эксплуатационных характеристик.

Актуальность работы. В настоящее время исследованию полимерных нанокомпозитов уделяется очень много внимания, как в Российской Федерации, так и во всем мире. Однако это положение в основном относится к нано-композитам, наполненным слоевыми силикатами (органоглинами), нанот-рубками и фуллеренами. Исследованию дисперсно-наполненных полимерных нанокомпозитов незаслуженно уделяется гораздо меньшее внимание. Напомним, что первыми полимерными нанокомпозитами, широко применяемыми в промышленности, являются резины. Такая ситуация определяется существованием хорошо разработанных технологий дисперсных нанонапол-

нителей разной природы и с широким диапазоном размеров (до 7 нм включительно) и, следовательно, их невысокую стоимость. Кроме того, уже выполненные к настоящему времени исследования показали перспективность этого класса полимерных нанокомпозитов.

В связи с изложенным, представляется очевидными актуальность и перспективность более детального исследования дисперсно-наполненных полимерных нанокомпозитов.

Цель работы заключается в разработке и исследовании структуры и свойств дисперсно-наполненных нанокомпозитов на основе фенилона с привлечением современных физических концепций. В соответствии с поставленной целью необходимо было решить следующие задачи:

- получение двух серий малонаполненных нанокомпозитов с улучшенным комплексом свойств;

- разработка технологии подавления агрегации частиц нанонаполнителя;

- исследование влияния степени агрегации частиц нанонаполнителя и уровня межфазной адгезии на свойства нанокомпозитов;

- разработка новых теоретических моделей для описания указанных свойств;

- исследование вариации широкого спектра свойств нанокомпозитов в рамках современных физических концепций.

смотрена вариация теплофизических и термических свойств нанокомпози-тов, для описания которых использованы представления фрактального анализа. Разработана новая теоретическая модель для описания микротвердости нанокомпозитов. Предложен структурный анализ механизма фрикционного износа этих материалов.

Практическая ценность работы Для исследуемых нанокомпозитов наблюдается улучшение практически всех рассмотренных свойств, из которых наиболее важными являются:

-повышение модуля упругости на 11 %;

-увеличение предела текучести на 11 %;

-увеличение микротвердости на 13 %;

-снижение линейного коэффициента теплового расширения в 1,35 раза при содержании нанонаполнителя 1 масс. %;

-повышение температуры 30 %-ной потери массы образца в испытаниях ТГА на 45 К;

-снижение фрикционного износа в 3 раза.

Основные положения, выносимые на защиту

• Технология получения двух серий малонаполненных нанокомпозитов с улучшенным комплексом эксплуатационных характеристик.

• Методика подавления процесса агрегации частиц нанонаполнителя.

• Количественная трактовка эффекта межфазной наноадгезии.

• Структурная модель взаимодействия полимерная матрица-нанонаполнитель.

• Результаты исследования широкого спектра свойств нанокомпозитов в рамках современных физических концепций.

Апробация работы Основные результаты диссертации докладывались на конференциях разного уровня:

V Международной научно-технической конференции «Эффективные строительные конструкции: теория и практика» (Пенза, 2006); Седьмом Всероссийском симпозиуме по прикладной и промышленной математике (Йошкар-Ола, 2006); Международном конгрессе студентов, аспирантов и молодых ученых «Перспектива-2007» (Нальчик, 2007); Международной научно-технической конференции «Композиционные строительные материалы. Теория и практика» (Пенза, 2007); Харьковской нанотехнологической ассамблее 2007 (Харьков, 2007); 1-й Всероссийской научно-технической конференции «Наноструктуры в полимерах и полимерные нанокомпозиты» (Нальчик, 2007); IX Российско-китайском симпозиуме «Новые материалы и технологии» (Астрахань, 2007); VI Международной научно-технической конференции «Материалы и технологии XXI века» (Пенза, 2008); I Международном форуме по нанотехнологиям (Москва, 2008).

Структура и объем диссертации Диссертация состоит из введения, семи глав, заключения, списка литературы. Работа изложена на 132 страницах машинописного текста, включая 48 рисунков, 7 таблиц, список литературы содержит 163 наименования.

Публикации По материалам диссертации опубликовано 14 работ, изданных в центральной и республиканской печати, в том числе 8 работ в журналах, рекомендованных ВАК.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении обоснована актуальность темы исследования, сформированы цель работы и основные положения, выносимые на защиту. Показаны научная новизна и практическая ценность результатов, полученных в работе.

В первой главе дан литературный обзор отечественных и зарубежных публикаций, посвященных исследованию структуры и свойств дисперсно-

наполненных полимерных нанокомпозитов, а также приведено краткое описание основных теоретических концепций (фрактальный анализ, синергетика наночастиц), используемых в работе.

Во второй главе приведены краткое описание используемого для получения нанокомпозитов полимерного связующего (термостойкого полиамида фенилон С-2) и свойств нанонаполнителей - ультрадисперсных порошков Р-сиалона и оксинитрида кремний-иттрия (ОКИ).

Даны методики смешивания компонентов нанокомпозитов во вращающемся электромагнитном поле и приготовления образцов для испытаний.

Описан простой теоретический метод расчета фрактальной размерности поверхности используемых наночастиц.

Приведены методики выполнения механических, теплофизических, термических -и трибологических испытаний образцов нанокомпозитов.

В заключение главы дан анализ погрешностей эксперимента и статистическая обработка данных.

В третьей главе исследованы два ключевых структурных аспекта для дисперсно-наполненных полимерных нанокомпозитов: агрегация частиц на-нонаполнителя и межфазная адгезия, которая тесно связана с процессом формирования межфазных областей в указанных нанокомпозитах.

В рамках дисперсионной теории прочности рассчитан параметр агрегации Нг) частиц нанонаполнителя. Показано, что величина к(г) резко снижается по мере роста объемного содержания нанонаполнителя ср„ и затем достигает асимптотического значения (&(г)=0,15-0,34). Величина Ы/)< 1 предполагает не агрегацию, а дисагрегацию частиц в процессе обработки нанокомпозитов во вращающемся электромагнитном поле. Этот эффект обусловлен наличием крупных ферромагнитных частиц, которые при столкновении с хрупкими частицами нанонаполнителя во вращающемся электромагнитном поле «дробят» их на более мелкие фрагменты. Этот эффект означает, что используемая технология смеши-

вания компонентов нанокомпозитов во вращающемся электромагнитном поле не только подавляет агрегацию частиц нанонаполнителя, но и приводит к их дисаг-регации при определенных величинах ф„ (>0,02), когда этот процесс, вследствие достаточно большого числа контактов ферромагнитных частиц и частиц нанонаполнигеля, становится стабильным.

Следует ожидать, что величина к{г) зависит от поверхностной энергии частиц нанонаполнителя, которая тем больше, чем выше удельная поверхность частиц 5„. На рис. 1 приведена зависимость параметра агрегации к(г) от из которой видно, что она хорошо аппроксимируется линейной корреляцией, проходящей через начало координат и аналитически описывается следующим эмпирическим уравнением:

А(г) = 7,5Х10-Х, (1)

Рис. 1. Зависимость параметра агрегации к(г) от удельной поверхности частиц нанонаполнителя для нанокомпозитов на основе фенилона (1) и ПП (2)

Наиболее просто уровень межфазной адгезии в полимерных наноком-позитах можно охарактеризовать с помощью уравнения:

где дается в м2/кг.

где а* и с" - прочность нанокомпозита и матричного полимера, соответственно, К„ - коэффициент концентрации напряжения, Ъ - характеристика межфазной адгезии. Из уравнения (2) следует, что снижение 6 приводит к росту прочности нанокомпозита и, следовательно, характеризует повышение уровня межфазной адгезии.

Обнаружено линейное снижение Ь (повышение межфазной адгезии) по мере роста объяснится в рамках фрактального анализа с привлечением понятия «доступных для адгезии» мест поверхности частиц нанонаполните-ля. Для этого рассчитана размерность доступной (неэкранированной) поверхности частиц нанонаполнителя с1и согласно формуле:

где с1п — фрактальная размерность поверхности частиц нанонаполнителя, с1 -размерность евклидова пространства, в котором рассматриваются частицы (¿£=3), - размерность траектории случайного блуждания частиц нанонаполнителя в расплаве (<4=2).

На рис. 2 приведена зависимость Ь(с1и), из которой следует снижение Ъ по мере роста с1и, т.е. рост с1и или увеличение числа мест поверхности частиц нанонаполнителя, доступных для контакта с полимерной цепью, приводит к снижению Ъ, т.е. повышению уровня межфазной адгезии.

(3)

Д-1 0-2

Рис. 2. Зависимость параметра Ъ от квадрата размерности доступной поверхности частиц нанонаполнителя с!*

2.5 3.0 3.5 4.0

для нанокомпозитов фенилон/р-сиалон (1) и фенилон/ОКИ (2)

В четвертой главе исследованы основные механические свойства рассматриемых нанокомпозитов. Основным отличием полимерных наноком-позитов от микрокомпозитов является различие механизмов формирования структуры полимерной матрицы. Для первых формирование указанной структуры реализуется в евклидовом пространстве с размерностью ¿£=3. Это приводит к неизменности структуры полимерной матрицы, характеризуемой ее фрактальной размерностью ф, при вариации содержания нанонаполнителя и ее идентичности структуре матричного полимера (рис. 3). Поэтому усиление нанокомпозитов реализуется за счет собственно нанонаполнителя и межфазных областей (жестких компонент структуры) и может быть описано перколяционным соотношением:

где Ек1лЕм- модули упругости нанокомпозита и матричного полимера, соответственно, фмф - относительная доля межфазных областей.

Такой механизм формирования структуры полимерной матрицы, характеризуемый условием а^сопб! (рис. 3), приводит к тому, что предел текучести исследуемых нанокомпозитов увеличивается пропорционально Ек по мере повышения содержания нанонаполнителя.

(4)

2.5

Рис. 3. Зависимость фрактальной размерности структуры df от объемного содержания нанонаполнителя ср„ для нанокомпозитов фенилон/р-сиалон (1) и фенилон/ОКИ (2)

2.3

о-1

Д-2

2,2

0.04

0.08

Экспериментальные данные свидетельствуют о том, что упругие тела могут хрупко разрушаться при сжатии. При этом разрушение часто носит столбчатый характер и происходит разделение тела на вертикальные столбики, образованные трещинами, прорастающими в направлении одноосного сжатия. Это явление не согласуется с теоретическими представлениями классической механики разрушения, поскольку с точки зрения традиционной теории коэффициент интенсивности напряжений у вершины трещины, ориентированной вдоль направления сжатия, равен нулю. Поэтому для анализа процесса разрушения дисперсно-наполненных нанокомпозитов при сжатии использована фрактальная модель.

Обнаружено, что напряжение разрушения а* является функцией эффективной фрактальной размерности ¿'¡¡' поверхности разрушения, учитывающей наличие в нанокомпозитах областей локального порядка (кластеров) с относительной долей сри и межфазных областей. Тогда величина ¿'¡¡' дается так:

^=3-6

Г ч1/2

Фо

5С„

(5)

где 5 - площадь поперечного сечения макромолекулы, С„ - характеристическое отношение.

Зависимость ст* ( ) имеет вид:

а;=1110(й(;"-1),МПа. (6)

Уравнение (6) предполагает, что трещина в процессе разрушения фе-нилона и нанокомпозитов на его основе может быть представлена только изотропным фракталом.

Показано, что имеющиеся в настоящее время теоретические концепции не в состоянии адекватно описать зависимость микротвердости НВ от срм для исследуемых нанокомпозитов. Поэтому было предложено следующее уравнение:

НВ = НВМ[ 1+^), (7)

где НВМ - микротвердость матричного полимера, Ъм - параметр, определяющий линейный масштаб длины для нанокомпозита, X - расстояние между частицами нанонаполнителя.

Из данных рис. 4 следует, что уравнение (7) достаточно корректно описывает экспериментальные данные.

Рис. 4. Экспериментальные (1,2) и рассчитанные согласно уравнению (7)

зависимости микротвердости НВ от объемного содержания нанонаполнителя Ф„ для нанокомпозитов фенилон/р-сиалон (1, 3) и фенилон/ОКИ (2,4)

Ранее было получено следующее уравнение для прогнозирования степени усиления нанокомпозитов, наполненных органоглиной:

£,/£„= 1 + 0,Ъ2^и'\т, (8)

где 1УН - массовое содержание нанонаполнителя, масс. %, 1ст — длина статистического сегмента полимерной цепи, нм.

Для дисперсно-наполненных нанокомпозитов аналогичное уравнение имеет вид:

Е, .0,19 ШЧ1С, Е О1'2

где Оч - диаметр частиц нанонаполнителя, нм.

На рис. 5 показаны зависимости (Е^М)Т(}УИ), построенные согласно уравнениям (8) и (9) (/от=1 нм, Д=7 нм) для полимерных нанокомпозитов, наполненных слоевым и дисперсным наполнителями, соответственно. Как можно видеть, при относительно небольших IV,, (<20 масс. %) степень усиления при одинаковых Ш„ выше для нанокомпозитов, наполненных органоглиной, но при (Г„>20 масс. % дисперсный нанонаполнитель дает более высокую степень усиления.

Рис. 5. Зависимости степени усиления ^¿Ем)г от массового содержания нанонаполнителя \У„ для нанокомпозитов

со слоевым (1) и дисперсным (2) нанонаполнителем, рассчитанные согласно уравнениям (8) и (9), соответственно

1К.ВСС.%

В пятой главе дана трактовка теплофизических свойств нанокомпозитов и описан эффект наноадгезии. Показано, что снижение температуры стеклования нанокомпозитов по мере роста ср„ обусловлено снижением уровня локального порядка полимерной матрицы. Дано подробное описание зависимости удельной теплоемкости и теплопроводности от структурных характеристик нанокомпозитов. Но наиболее интересной является вариация коэффициента теплового расширения нанокомпозитов ак(ф„). а также экспериментальные значения ак. Как можно видеть, при двух наименьших значениях Ф„ величины ак ложатся ниже минимальной по уравнению Тернера. Объяс-

нить наблюдаемое на рис. 6 условие ак< а/ можно привлечением понятия

межфазного взаимодействия полимерная матрица-наполнитель, уровень которого описывается параметром Ь„, определяемым согласно уравнению:

а^аГ-бДаГ-«:),

(10)

где и ак - величины а„ определяемые согласно правилу смесей и уравнению Тернера, соответственно.

«Р* 10" , к

Рис. 6. Зависимости линейного коэффициента теплового расширения ак от объемного содержания нанонаполнителя Ф„ для нанокомпозитов фенилон/ОКИ. 1 - отсутствие адгезии на межфазной границе; 2 - правило смесей; 3 - уравнение Тернера; 4 - экспериментальные данные

Для достаточно большого числа полимерных композитов с разными матрицами и наполнителями величина Ь„ изменяется в пределах -0,19 - 1,39. Для нанокомпозитов фенилон/ОКИ при двух наименьших значениях <р„ получены величины 6„=5,39 и 2,84. Поскольку увеличение Ь„ означает повышение уровня межфазной адгезии, то полученные величины Ь„ предполагают ее гораздо более высокий уровень в полимерных нанокомпозитах по сравнению с микрокомпозитами. Этот эффект (¿„>1) назван эффектом наноадгезии. Для ОКИ было получено следующее соотношение параметров (рмф и ф„:

Ф*,/< =0>,02(Р«-

(И)

Это соотношение справедливо при условии совершенной адгезии или ¿„=1. Очевидно, в случае наноадгезии соотношение (11) принимает вид:

Ф^=0,102ФА- (12)

На рис. 7 приведено сравнение зависимостей Ек(%), рассчитанных по уравнению (4) с использованием соотношений (11) и (12).

Рис. 7. Зависимости модуля упругости Ек от объемного содержания нанонаполнигеля ф„ для нанокомпозитов фенилон/ОКИ. 1 - расчет по уравнениям (4) и (11); 2 - по уравнениям (4) и (12); 3 - экспериментальные данные

Как можно видеть, применение второго та указанных соотношений, т.е. учет эффекта наноадгезии, дает более точное описание изменения Ек с ф„.

В шестой главе дан теоретический анализ термических свойств нанокомпозитов по данным термогравиметрического анализа (ТГА) в рамках фрактальной модели и концепции странной (аномальной) диффузии. Для расчета температуры 5 %-й потери массы образца в испытаниях ТГА Т5% использована формула:

А/ =с{Т5% ~ТСУ , (13)

где А/ - фрактальная размерность макромолекулярного клубка в расплаве, с - константа, равная 0,128, Тс - температура стеклования, Р - показатель в уравнении странной диффузии.

Сравнение экспериментальных Т^/. и рассчитанных согласно уравнению (13) Т\% значений температуры 5 %-й потери массы образца показано их хорошее соответствие (табл. 1).

Таблица 1

Экспериментальные и расчетные характеристики нанокомпозитов фенилон/р-сиалон

ф» Д/ Р Тс, К Ту/о, К Тг 1 5% ' К А, % р кДж/моль ^акт > кДж/ моль А, %

0 2,416 0,586 538 679 688 1,3 104,1 103,1 1,0

0,0016 2,415 0,586 541 678 691 1,9 105,2 103,0 2,1

0,0080 2,410 0,585 543 676 694 2,7 103,7 102,5 1,2

0,0400 2,386 0,581 539 674 693 2,8 96,9 100,5 3,7

0,0600 2,372 0,578 533 673 689 2,4 93,7 99,3 6,0

0,0800 2,358 0,576 518 683 675 1,2 96,6 98,0 1,4

Примечание: Л - расхождение между теоретическими и экспериментальными данными

Уравнение (13) определяет три фактора, влияющих на термостойкость дисперсно-наполненных полимерных нанокомпозитов: химическое строение полимерной матрицы, характеризуемое величиной Тс, структуру полимерного расплава, характеризуемую размерностью Д/, и тип (интенсивность) диффузии оксиданта, связанный со структурой и характеризуемый показателем р.

Было обнаружено снижение энергии активации термодеструкции Еакт по мере роста <р„. Теоретически этот параметр (ЕТат) описывается так:

ЕТат =18,4Д^ - 1,8А/ , кДж/моль. (14)

Сравнение величин Еакт и ЕТакт показало их хорошее соответствие (табл. 1).

В седьмой главе исследованы трибологические характеристики нано-композитов. Основным результатом является их зависимость от параметра Якр (аналога числа Рейнольдса), характеризующего устойчивость нанокомпо-зитов к сдвигу. В случае абразивного механизма фрикционного износа его интенсивность I зависит от Я„р следующим образом:

1. Показано, что смешивание компонентов дисперсно-наполненных полимерных нанокомпозитов во вращающемся электромагнитном поле приводит к подавлению агрегации частиц нанонаполнителя.

2. Обнаружено, что формирование структуры дисперсно-наполненных нанокомпозитов на основе фенилона происходит в евклидовом пространстве, в силу чего фрактальная размерность структуры полимерной матрицы не зависит от содержания нанонаполнителя и равна соответствующей размерности для матричного полимера.

3. Доказано, что корректное количественное описание основных механических свойств исследуемых нанокомпозитов как в квазистатических, так и высокоскоростных испытаниях может быть выполнено в рамках фрактальных моделей.

4. Показана возможность прогнозирования степени усиления дисперсно-наполненных полимерных нанокомпозитов в рамках двух подходов: фрактального и эмпирического.

5. Обнаружено, что корректное описание микротвердости нанокомпозитов можно получить в рамках предложенной для гетерофазных материалов модели.

(15)

Основные результаты и выводы

6. Выяснено, что в отличие от полимерных микрокомпозитов, где величина теплопроводности контролируется совокупными свойствами полимерной матрицы и каркаса частиц (волокон) наполнителя, для полимерных нанокомпозитов теплопроводность определяется свойствами только полимерной матрицы.

7. Показано существование эффекта наноадгезии в дисперсно-наполненных полимерных нанокомпозитах, который существенно влияет на их свойства, например, снижая коэффициент теплового расширения и увеличивая модуль упругости.

8. Продемонстрирована возможность теоретической оценки (и, следовательно, прогнозирования) характеристик процесса термоокислительной деструкции исследуемых нанокомпозитов в рамках предложенной фрактальной модели.

9. Обнаружено, что в случае дисперсно-наполненных полимерных нанокомпозитов фрикционный износ снижается по мере роста степени сдвигоустой-чивости материала, которая существенно зависит от его микротвердости.

Основные результаты работы изложены в следующих публикациях

1. Афашагова З.Х., Козлов Г.В., Буря А.И. Фрактальная модель формирования межфазных слоев в дисперсно-наполненных полимерных нанокомпозитах // Обозрение прикладной и промышленной математики Седьмой Всероссийский симпозиум по прикладной промышленной математики, 2006. - 2007. - Т. 14, № 2. - С. 261-262.

2. Афашагова З.Х., Козлов Г.В., Маламатов А.Х., Микитаев А.К. Прочность дисперсно-наполненных полимерных нанокомпозитов: фрактальная модель // Материалы I Всероссийской научно-технической конференции «Наноструктуры в полимерах и полимерные нанокомпозиты». - Нальчик: КБГУ, 2007. - С. 64-68.

3. Афашагова З.Х., Козлов Г.В., Буря А.И., Микитаев А.К. Процесс текучести дисперсно-наполненных полимерных нанокомпозитов // Известия КБНЦРАН,-2007.-№ 1 (17).-С. 59-62.

4. Афашагова З.Х., Козлов Г.В., Маламатов А.Х., Овчаренко Е.Н. Структурный анализ теплофизических свойств дисперсно-наполненных полимерных нанокомпозитов // Инженерная физика. - 2007. - № 2. - С. 47-50.

5. Афашагова З.Х., Козлов Г.В., Буря А.И., Маламатов А.Х. Теоретическое предсказание ударной вязкости дисперсно-наполненных полимерных нанокомпозитов // Материалы Харьковской нанотехнологической ассамблеи-2007. НАН. - Украина, 2007. - С. 204-205.

6. Афашагова З.Х., Овчаренко Е.Н., Козлов Г.В., Микитаев А.К. Термические свойства дисперсно-наполненного полимерного нанокомпозита. // Известия вузов. Естественные науки. - 2007. - № 5. - С. 34-36.

7. Афашагова З.Х., Козлов Г.В., Буря А.И., Заиков Г.Е. Теоретическая оценка микротвердости дисперсно-наполненных полимерных нанокомпозитов // Теоретические основы химической технологии. - 2007. - Т. 41, № 6. -С. 699-702.

8. Афашагова З.Х., Козлов Г.В., Буря А.И., Микитаев А.К. Структурный анализ межфазной адгезии в дисперсно-наполненных полимерных нано-композитах // Известия вузов. Естественные науки. - 2007. - № 6. - С. 60-63.

9. Aphashagova Z.Kh., Kozlov G.V., Burya A.I., Zaikov G.E. Reinforcement and structure formation mechanisms of particulate-filled polymer nanocom-posites // In book: J. Chemical Physics and Physical Chemistry: Step into the Future. New York, Nova Science Publishers, Inc. - 2007. - P. 105-111.

10. Афашагова 3.X., Овчаренко E.H., Козлов Г.В., Микитаев А.К. Тепловое расширение дисперсно-наполненных полимерных нанокомпозитов // Пласт, массы. - 2007. - № 7. - С. 15-16.

11. Афашагова З.Х., Козлов Г.В., Буря А.И., Микитаев А.К. Прогнозирование степени усиления дисперсно-наполненных полимерных нанокомпозитов // Материаловедение. - 2007. - № 9. — С. 10-13.

12. Козлов Г.В., Афашагова З.Х., Буря А.И., Липатов Ю.С. Нано-адгезия и механизм усиления дисперсно-наполненных полимерных нанокомпозитов // Инженерная физика. -2008. - № 1.-С. 47- 50.

13. Козлов Г.В., Афашагова З.Х., Буря А.И. Теоретическое описание эффекта наноадгезии в дисперсно-наполненных полимерных нано-композитах: фрактальная модель // Нано- и микросистемная техника. -2008. - № 3 (92). - С. 45-48.

14. Козлов Г.В., Афашагова З.Х, Микитаев А.К. Эффект наноадгезии в полимерных дисперсно-наполненных нанокомпозитах // Сборник тезисов докладов Международного форума по нанотехнологиям. - М., 2008. - С. 463-464.

В печать 05.05.2009. Тираж 100 экз. Заказ № 5747. Полиграфический участок ИПЦ КБГУ 360004, г. Нальчик, ул. Чернышевского, 173.

Содержание диссертации автор исследовательской работы: кандидата технических наук, Афашагова, Зарема Хусеновна

Введение.

Глава 1. Литературный обзор.

1.1. Структура и свойства дисперсных наночастиц.

1.2. Фрактальное описание наночастиц.

1.3. Общие закономерности формирования наносистем.

1.4. Структура и свойства дисперсно-наполненных полимерных нанокомпозитов.

1.5. Выводы и постановка задачи.

Глава 2. Экспериментальные методики.

2.1. Полимерное связующее.

2.2. Нанонаполнители.

2.3. Смешивание компонентов.

2.4. Приготовление образцов.

2.5. Теоретическая оценка фрактальной размерности поверхности дисперсных наночастиц.

2.6. Механические испытания.

2.7. Коэффициент теплового расширения.

2.8. Коэффициент теплопроводности.

2.9. Температура стеклования.

2.10. Термогравиметрический анализ.

2.11. Исследование трибологических свойств.

2.12. Оценка ошибок измерений и статистическая обработка данных.

Глава 3. Особенности структуры дисперсно-наполненных полимерных нанокомпозитов.

3.1. Агрегация частиц нанонаполнителя.

3.2. Структурный анализ межфазной адгезии и формирования межфазных областей.

Выводы к главе 3.

Глава 4. Механические свойства нанокомпозитов.

4.1. Механизмы усиления дисперсно-наполненных полимерных нанокомпозитов.

4.2. Корреляционные соотношения предела текучести.

4.3. Фрактальная модель разрушения нанокомпозитов при сжатии.

4.4. Теоретическое предсказание ударной вязкости дисперсно-наполненных нанокомпозитов.

4.5. Микротвердость дисперсно-наполненных нанокомпозитов.

4.6. Прогнозирование степени усиления дисперсно-наполненных нанокомпозитов.

Выводы к главе 4.

Глава 5. Теплофизические свойства нанокомпозитов и эффект наноадгезии.

5.1. Температура стеклования.

5.2. Удельные теплопроводность и теплоемкость нанокомпозитов.

5.3. Тепловое расширение и эффект наноадгезии в полимерных нанокомпозитах.

Выводы к главе 5.

Глава 6. Термические свойства нанокомпозитов.

Выводы к главе 6.

Глава 7. Трибологические характеристики дисперсно-наполненных полимерных нанокомпозитов.

Выводы к главе 7.

Введение диссертация по химии, на тему "Структура и свойства нанокомпозитов на основе фенилона, содержащих дисперсный нанонаполнитель"

Стратегическими национальными приоритетами Российской Федерации, изложенными в утвержденных 30 марта 2002 г. Президентом Российской Федерации «Основах политики Российской Федерации в области развития науки и технологий на период до 2010 г. и дальнейшую перспективу» являются: повышение качества жизни населения, достижение экономического роста, развитие фундаментальной науки, образования и культуры, обеспечение обороны и безопасности страны. Одним из реальных направлений достижения этих целей может стать ускоренное развитие нанотехнологий на основе накопленного научно-технического задела в этой области и внедрение их в технологический комплекс России. В свою очередь, одним из основных направлений такого подхода является создание новых конструкционных наноматериалов с рекордными эксплуатационными характеристиками. Для реализации такого направления в первую очередь требуется развитие фундаментальных представлений о новых явлениях, структуре и свойствах наноматериалов.

Актуальность работы. В настоящее время исследованию полимерных нанокомпозитов уделяется очень много внимания, как в Российской Федерации, так и во всем мире. Однако это положение в основном относится к на-нокомпозитам, наполненным слоевыми силикатами (органоглинами), нанот-рубками и фуллеренами. Исследованию дисперсно-наполненных полимерных нанокомпозитов незаслуженно уделяется гораздо меньшее внимание. Напомним, что первыми полимерными нанокомпозитами, широко применяемыми в промышленности, являются резины. Такая ситуация определяется существованием хорошо разработанных технологий дисперсных нанонаполнителей разной природы и с широким диапазоном размеров (до 7 нм включительно) и, следовательно, их невысокую стоимость. Кроме того, уже выполненные к настоящему времени исследования показали перспективность этого класса полимерных нанокомпозитов.

Цель настоящей работы заключалась в разработке и исследовании структуры и свойств дисперсно-наполненных нанокомпозитов на основе фе-нилона с привлечением современных физических концепций. В соответствии с поставленной целью необходимо было решить следующие задачи:

- получение двух серий малонаполненных нанокомпозитов с улучшенным комплексом свойств;

- разработка технологии подавления агрегации частиц нанонаполнителя;

- разработка новых теоретических моделей для описания указанных свойств;

- исследование вариации широкого спектра свойств нанокомпозитов в рамках современных физических концепций.

Научная новизна диссертационной работы состоит в следующем. Обнаружен эффект межфазной наноадгезии и количественно описано его влияние на свойства нанокомпозитов. Показано, что формирование структуры полимерной матрицы происходит в трехмерном евклидовом пространстве. Предложен метод оценки степени агрегации частиц наполнителя и ее влияния на свойства нанокомпозитов. Предложен принципиально новый механизм усиления нанокомпозитов, учитывающий влияние структуры полимерной матрицы, нанонаполнителя и уровень их взаимодействия. Рассмотрена вариация тепло-физических и термических свойств нанокомпозитов, для описания которых использованы представления фрактального анализа. Разработана новая теоретическая модель для описания микротвердости нанокомпозитов. Предложен структурный анализ механизма фрикционного износа этих материалов.

На защиту выносятся следующие положения:

- технология получения двух серий малонаполненных нанокомпозитов с улучшенным комплексом эксплуатационных характеристик;

- методика подавления процесса агрегации частиц нанонаполнителя;

- количественная трактовка эффекта межфазной наноадгезии;

- структурная модель взаимодействия полимерная матрица-нанонаполнитель;

- результаты исследования широкого спектра свойств нанокомпозитов в рамках современных физических концепций.

Практическая ценность работы. Для исследуемых нанокомпозитов наблюдается улучшение практически всех рассмотренных свойств, из которых наиболее важными являются:

- повышение модуля упругости на 11 %;

- увеличение предела текучести на 11 %;

- увеличение микротвердости на 13 %;

- снижение линейного коэффициента теплового расширения в 1,35 раза при содержании нанонаполнителя 1 масс. %;

- повышение температуры 30 %-й потери массы образца в испытаниях ТГА на 45 °К;

- снижение фрикционного износа в 3 раза.

Апробация работы. Результаты исследований, приведенные в диссертации, были доложены и обсуждены на: V Международной научно-технической конференции «Эффективные строительные конструкции: теория и практика» (Пенза, 2006); Седьмом Всероссийском симпозиуме по прикладной и промышленной математике (Йошкар-Ола, 2006); Международном конгрессе студентов, аспирантов и молодых ученых «Перспектива—2007» (Нальчик, 2007); Международной научно-технической конференции «Композиционные строительные материалы. Теория и практика» (Пенза, 2007); Харьковской нанотехнологической ассамблее 2007 (Харьков, 2007); 1-й Всероссийской научно-технической конференции «Наноструктуры в полимерах и полимерные нанокомпозиты» (Нальчик, 2007); IX Российско-Китайском симпозиуме «Новые материалы и технологии» (Астрахань, 2007); VI Международной научно-технической конференции «Материалы и технологии XXI века» (Пенза, 2008); I Международном форуме по нанотехнологиям (Москва, 2008).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 14 работ, изданных в центральной и республиканской печати, в том числе 8 работ в журналах, рекомендованных ВАК.

Методы исследования. Все измерения механических, теплофизиче-ских, термических и фрикционных свойств исследуемых нанокомпозитов выполнены с применением современных экспериментальных методик, соответствующих международным стандартам. Количество образцов для получения каждой точки экспериментальных данных с помощью статистического анализа выбрано так, чтобы экспериментальная погрешность не превышала ±5 %.

Объем и структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, семи глав, заключения, списка литературы. Работа изложена на 132 страницах машинописного текста, включая 48 рисунков, 7 таблиц и списка литературы из 163 наименований.

Заключение диссертации по теме "Высокомолекулярные соединения"

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

Список источников диссертации и автореферата по химии, кандидата технических наук, Афашагова, Зарема Хусеновна, Нальчик

1. Бучаченко А.Л. Нанохимия — прямой путь к высоким технологиям нового века // Успехи химии, 2003. - Т. 72, № 5. - С. 419-437.

2. Фолманис Г.Э. Самосборка частиц в свете особых свойств наномира // Труды Международного междисциплинарного симпозиума «Фракталы и прикладная синергетика, ФиПС-03». М.: Изд-во МГОУ, 2003. - С. 303-308.

3. Шевченко В.Я. Строение наночастиц II Труды 7-й сессии «Проблемы и достижения физико-химической и инженерной науки в области наноматериалов». М., Изд-во Минпромнауки и технологий РФ, 2002. - Т. 2. - С. 185207.

4. Шевченко В.Я. Структура наночастиц // Тезисы докладов II научно-технического семинара «Наноструктурные матёриалы-2002». — Беларусь-Россия. С. 7-9.

5. Шевченко В.Я., Бальмаков М.Д. Частицы-кентавры как объекты наномира // Физика и химия стекла, 2002. Т. 28, № 6. — С. 631-636.

6. Кадомцев Б.Б. Динамика и информация // Успехи физических наук. — 1999.-400 с.

7. Пригожин И. Конец неопределенности. Время, хаос и новые законы природы // Регулярная и хаотическая динамика. — Ижевск, 1999. — 215 с.

8. Гленсдорф П., Пригожин И. Термодинамическая теория структуры, устойчивости и флуктуаций. — М.: Мир, 1973. — 280 с.

9. Маламатов А.Х., Козлов Г.В., Микитаев М.А. Механизмы упрочнения полимерных нанокомпозитов. М., Изд-во РХТУ им. Менделеева, 2006. — 240 с.

10. Иванова B.C. Синергетика. Прочность и разрушение металлических материалов. — М., Наука, 1992. — 160 с.ll.Ivanova V.S. Synergetics, strength and fracture of metallic Materials. Cambridge, Gambridge International Science Publishers, 1998. — 220 p.

11. Иванова B.C. О связи структуры со свойствами в критических точках // Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН 60 лет. - М.: Элиз, 1998. - С. 412-429.

12. Арсентьева И.П., Ушаков Б.К., Арсентьев А.А. Ультрадисперсные порошки металлов // Национальная металлургия. — 2002. № 4. — С. 66-71.

13. Студебейкер М. Наполнение каучука сажей // В кн.: Усиление эластомеров. Ред. Дж. Краус -М.: Химия, 1968. С. 263-340.

14. Селлерс Дж., Тундер Ф. Усиливающие высоко дисперсные кремне-кислоты и силикаты / Ред. Дж. Краус // Усиление эластомеров. М.: Химия, 1968.-С. 341-357.

15. Андриевский Р.А. Наноматериалы: концепция и современные проблемы // Российский химический журнал. — 2002. — Т. 66, № 5. — С. 50-56.

16. Суздалев И.П., Суздалев П.И. Дискретность наноструктур и критические размеры нанокластеров // Успехи химии. — 2006. Т. 75, № 8. — С. 715-753.

17. Иванчев С.С., Озерин А.Н. Наноструктуры в полимерных системах // Высокомолекулярные соединения Б. — 2006. — Т. 48, № 8. С. 1531-1544.

18. Кузнецов С.В., Осико В.В., Ткаченко Е.А., Федоров П.П. Неорганические нанофториды и нанокомпозиты на их основе // Успехи химии. — 2006. -Т. 75, № 12.-С. 1193-1209.

19. Edwards D.C. Polymer-filler interactions in rubber reinforcement // J. Mater. Sci., 1990.-V. 25, № 12.-P. 4175-4185.

20. Ренер Дж. Природа связей полимер-наполнитель и их роль в усилении // Усиление эластомеров. — 1968. С. 141-168.

21. Шустов Г.Б., Козлов Г.В., Яновский Ю.Г. К вопросу выбора усиливающих наполнителей для эластомеров // Материалы II Всероссийской научно-практической конференции «Новые полимерные композиционные материалы». Нальчик: КБГУ, 2005. - С. 156-160.

22. Козлов Г.В., Шустов Г.Б., Яновский Ю.Г. Структурный выбор наполнителей для нанокомпозитов с эластомерной матрицей // Электр, журнал «Исследовано в России», 129. С. 1220-1232. - 2006 г. http: // zhur-nal.ape.relarn.ru/articles/2006/129/pdf.

23. Вестлиннинг X., Флейшхауэр X. Поведение белых усиливающих наполнителей в эластомерах / Ред. Дж. Краус // Усиление эластомеров. — 1968.-С. 358-415.

24. Бобрышев А.Н., Козомазов В.Н., Бабин Л.О., Соломатов В.И. Синергетика композиционных материалов. Липецк: НПО ОРИУС, 1994. - 154 с.

25. Avnir D., Farin D., Pfeifer P. Molecular fractal surfaces // Nature, 1984. -V. 308, № 5959. P. 261-263.

26. Козлов Г.В., Шустов Г.Б. Влияние структуры поверхности частиц наполнителя на вулканизацию эластомеров // Химическая промышленность сегодня. 2005. - № 10. - С. 28-31.

27. Brady L.V., Ball R.C. Fractal growth of copper electrodeposits // Nature, 1984. V. 309, № 5965. - P. 225-229.

28. Козлов Г.В., Яновский Ю.Г., Липатов Ю.С. Фрактальный анализ структуры и свойств межфазных слоев в дисперсно-наполненных полимерных композитах // Механика композиционных материалов и конструкций. — 2002. Т. 8, № 1. - С. 111-149.

29. Кокоревич А.Г., Гравитис А.Я., Озоль-Калнин В.Г. Развитие скей-лингового подхода при исследовании надмолекулярной структуры лигнина // Химия древесины. 1989. - № 1. - С. 3-24.

30. Шогенов В.Н., Козлов Г.В. Фрактальные кластеры в физико-химии полимеров. — Нальчик: Полиграфсервис и Т, 2002. — 268 с.

31. Маламатов А.Х., Козлов Г.В., Яновский Ю.Г. Компьютерное моделирование частиц технического углерода // Сборник статей III Всероссийской научно-практической конференции «Защитные покрытия в машиностроении и приборостроении». Пенза: ПГУ, 2006. — С. 39-40.

32. Козлов Г.В., Сандитов Д.С. Ангармонические эффекты и физико-механические свойства полимеров. Новосибирск: Наука, 1994. — 261 с.

33. Witten Т.А., Sander L.M. Diffusion-limited aggregation as kinetical critical phenomena // Phys. Rev. Lett. 1981. - V. 47, № 19. - P. 1400-1403.

34. Gleiter Н. In: Deformation of Polycrystals // Proc. Of 2nd RISO Symposium on Metallurgy and Materials Science. Eds. Hansen N., Leffers Т., Lithold H. Roskilde, RISO Nat. Lab. 1981. - P. 15-21.

35. Мелихов И.В. Тенденции развития нанохимии // Российский химический журнал. 2002. - Т. 66, № 5. - С. 7-14.

36. Джейл Ф. Полимерные монокристаллы. — Л.: Химия, 1968. — 552 с.

37. Козлов Г.В., Новиков В.У. Кластерная модель аморфного состояния полимеров // Успехи физических наук. 2001. — Т. 171, № 7. - С. 717-764.

38. Kozlov G.V., Zaikov G.E. Structure of the Polymer Amorphous State. Leiden-Boston, Brill Academic Publishers. — 2004. 465 p.

39. Новиков В.У., Козлов Г.В. Фрактальная параметризация структуры наполненных полимеров // Механика композитных материалов. — 1999. — Т. 35, № 3. С. 269-290.

40. Козлов Г.В., Яновский Ю.Г., Липатов Ю.С. Фрактальный анализ агрегации частиц наполнителя в полимерных композитах // Механика композиционных материалов и конструкций. — 2003. — Т. 9, № 3. — С. 398-448.

41. Липатов Ю.С. Межфазные явления в полимерах. — Киев: Наукова думка, 1980.-260 с.

42. Moronta A., Ferrer V., Quero J., Arteaga G., Choren E. Influence of preparation method on the catalytic properties of acid-activeted tetramethylammo-nium-exchanged clays // Appl. Catal. A. 2002. - V. 230, № l. - p. 127-135.

43. Weiss K., Wirth-Pfeifer C., Hofmann M., Botzenhard S., Lang H., Br lining K.,- Meichel E. Polymerization of ethylene or propylene with heterogeneous metallocene catalysts on clay minerals // J. Molec. Catal. A. 2002. -V. 182, № l.-P. 143-149.

44. Yoon P,J., Hunter D.L., Paul D.R. Polycarbonate nanocomposites. Part 1. Effect of organoclay structure on morphology and properties // Polymer. — 2003. V. 44, № 18. - P. 5323-5339.

45. Кнунянц H.H., Ляпунова M.A., Маневич Л.И., Ошмян В.Р., Шау-лов А.Ю. Моделирование влияния неидеальной адгезионной связи на упругие свойства дисперсно-наполненного композита // Механика композитных материалов. 1986. - Т. 22, № 2. - С. 231-234.

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

47. Губин С.П. Химия кластеров. Основы классификации и строение. — М.: Наука, 1987.-263 с.

48. Помогайло А.Д., Розенберг А.С., Уфлянд И.Е. Наночастицы металлов в полимерах. М.: Химия, 2000. — 621 с.

49. Губин С.П., Кокшаров Ю.А., Хомутов Г.Б., Юрков Г.Ю. Магнитные наночастицы: методы получения, строение и свойства // Успехи химии. — 2005. Т. 74, № 6. - С. 539-574.

50. Машуков Н.И., Гладышев Г.П., Козлов Г.В. Структура и свойства полиэтилена высокой плотности, модифицированного высокодисперсной смесью Fe и FeO // Высокомолек. соед. А. 1991. - Т. 33, № 12. - С. 2538-2546.

51. Kozlov G.V., Zaikov G.E. The Structural Stabilization of Polymer: Fractal Models. Leiden-Boston, Brill Academic Publishers. — 2006. 345 p.

52. Гришин Б.С., Писаренко Т.Н., Евстратов В.Ф. Физическая модификация эластомеров // Доклады АН СССР. 1991. - Т. 321, № 2. - С. 321-325.

53. Лазаренко М.В., Баглюк С.В., Рокочий Н.В., Шут Н.И. Структурные и теплофизические характеристики межфазного слоя наполненных эластомеров // Каучук и резина. 1988. - № 11. - С. 17-19.

54. Посохова В.Ф., Гапочкина Л.Л., Киреев В.В., Чуев В.П. Высокона-полненные органо-неорганические полимерные нанокомпозиты // Пласт, массы. 2006. - № 9. - С. 10-13.

55. Иванчев С.С., Меш A.M., Reichelt N., Хайкин С.Я., Hesse А., Мякин С.В. Получение нанокомпозитов гидролизом алкоксисиланов в матрице полипропилена // Высокомолек. со'ед. А. — 2002. — Т. 44, № 6. — С. 996-1001.

56. Козлов Г.В., Буря А.И., Алоев В.З., Гринева Л.Г. Фрактальная модель упрочнения малонаполненных нанокомпозитов на основе фенилона // Труды XXXIV Уральского семинара «Механика и процессы управления». Т. 1. Екатеринбург, 2004. - С. 97-99.

57. Козлов Г.В., Яновский Ю.Г., Карнет Ю.Н. Фрактальная модель усиления эластомеров дисперсными наполнителями // Механика композиционных материалов и конструкций. 2005. - Т. 11, № 3. - С. 446-450.

58. Козлов Г.В., Буря А.И., Свириденок А.И., Яновский Ю.Г. Влияние углеродного нанонаполнителя на динамический модуль упругости натурального каучука // Доклады НАН Беларуси. 2006. - Т. 50, № 3. - С. 116-118.

59. Козлов Г.В., Буря А.И., Липатов Ю.С. Фрактальная модель усиления эластомерных нанокомпозитов // Механика композитных материалов. — 2006. Т. 42, № 6. - С. 797-802.

60. Багрянский В.А., Малиновский В.К., Новиков В.Н., Пущаева Л.М., Соколов А.П. Неупругое рассеяние света на фрактальных колебательных модах в полимерах // Физика твердого тела. — 1988. — Т. 30, № 8. — С. 2360-2366.

61. Rammal R., Toulouse G. Random walks on fractal structures and percolation clusters // J. Phys. Lett. (Paris) . 1983. -V. 44, № 1. - P. L13-L22.

62. Козлов Г.В., Буря А.И., Долбин И.В. Влияние вращающегося электромагнитного поля на структуру углепластиков на основе фенилона // Прикладная физика. 2006. - № 1. —С. 14-18.

63. Миллер Т.Н. Плазмохимический метод и свойства порошковых тугоплавких соединений // Неорганические материалы. — 1979. Т. 15, № 4. — С. 557-561.

64. Фомичев И.А., Буря А.И., Губенков М.Г. Получение термостойких полимерных материалов в магнитном поле // Электронная обработка материалов. 1978. - № 4. - С. 26-27.

65. Pernyeszi Т., Dekany I. Surface fractal and structural properties of layered clay minerals monitored by small-angle X-ray scattering and low-temperature nitrogen adsorption experiments // Colloid Polymer Sci. — 2003. -V. 281, № l.-P. 73-78.

66. Паховчипган C.B., Панько A.B., Пивоварова H.C., Никипелова О.М., Матковский А.К., Ващенко А.О. Фрактальные характеристики глауконита, гидрослюды и донных морских осадков // Наноструктурное материаловедение. 2006. - № 1. - С. 59-66.

67. Методика расчетной оценки износостойкости поверхности трения деталей машин. -М.: Изд-во стандартов, 1979. — 81 с.

68. Бокшицкий М.Н. Длительная прочность полимеров. — М.: Химия, 1978.-308 с.

69. Буря А.И., Афашагова З.Х., Козлов Г.В., Арламова Н.Т., Микитаев А.К. Агрегация частиц нанонаполнителя в полимерных дисперсно-наполненных на-нокомпозитах // Полимерный журнал. — 2007. — Т. 29, № 3. — С. 214-217.

70. Sumita М., Tsukumo Y., Miyasaka К., Ishikawa К. Tensile yield stress of polypropylene composites filled with ultraflne particles // J. Mater. Sci. — 1983. — V. 18, №5. -P. 1758-1764.

71. Argon A.S., Bessonov M.I. Plastic deformation in polyimides, with new implications on the theory of plastic deformation of glassy polymers // Phil. Mag. — 1977. V. 35, № 4. - P. 917-933.

72. Баланкин A.C. Синергетика деформируемого тела. — M.: Министерство Обороны СССР, 1991.-404 с.

73. Сандитов Д.С., Козлов Г.В. О природе корреляции между упругими модулями и температурой стеклования аморфных полимеров // Физика и химия стекла. 1993. - Т. 19, № 4. - С. 593-601.

74. Будтов В.П. Физическая химия растворов полимеров. — СПб.: Химия, 1992.-384 с.

75. Козлов Г.В., Новиков В.У. Синергетика и фрактальный анализ сетчатых полимеров. -М.: Классика, 1998. 112 с.

76. Буря А.И., Чигвинцева О.П. Перспективные стеклопластики на основе полиарилата // Современное машиностроение. 1999. - № 2. - С. 28-32.

77. Ричардсон М. Общие представления о полимерных композиционных материалах / Ред. М. Ричардсон // Промышленные полимерные композиционные материалы. — М.: Химия, 1980. — С. 13-49.

78. Leidner J., Woodhams R.T. The strength of polymeric composites containing spherical fillers // J. Appl. Polymer Sci. 1974. - V. 18, № 8. - P. 1639-1654.

79. Афашагова 3.X., Козлов Г.В., Буря А.И., Микитаев А.К. Структурный анализ межфазной адгезии в дисперсно-наполненных полимерных нано-композитах // Известия вузов. Естественные науки. — 2007. — № 6. С. 60-63.

80. Meakin P., Stanley Н.Е., Coniglio A., Witten Т.А. Surfaces, interfaces and screening of fractal structures // Phys. Rev. A. 1985. - V. 32, № 4. -P. 2364-2369.

81. Козлов Г.В., Маламатов A.X., Антипов E.M., Корнет Ю.Н., Яновский Ю.Г. Структура и механические свойства полимерных нанокомпозитов в рамках фрактальной концепции // Механика композиционных материалов и конструкций. 2006. - Т. 12, № 1. - С. 99-140.

82. Федер Е. Фракталы. М.: Мир, 1991.-248 с.

83. Meakin P. Diffusion-controlled deposition on surfaces: cluster size distribution, interface exponents and other properties // Phys. Rev. B. — 1984. — V. 30, №8.-P. 4207-4214.

84. Козлов Г.В., Маламатов А.Х., Буря А.И., Липатов Ю.С. Механизмы упрочнения полимерных нанокомпозитов // Доклады НАН Украины. — 2006.-№7.-С. 148-152.

85. Маламатов А.Х., Козлов Г.В., Антипов Е.М., Микитаев А.К. Механизм формирования межфазных слоев в полимерных нанокомпозитах // Перспективные материалы. — 2006. — № 5. — С. 54-58.

86. Aharoni S.M. Correlations between chain parameters and failure characteristics of polymers below their glass transition temperature // Macromolecules. — 1985. V. 18, № 12. - P. 2624-2630.

87. Афашагова 3.X., Козлов Г.В., Буря А.И. Фрактальная модель формирования межфазных слоев в дисперсно-наполненных полимерных нанокомпозитах // Обозрение прикладной и промышленной математики. — 2007. — Т. 14, №2.-С. 261-262.

88. Буря А.И., Шогенов В.Н., Козлов Г.В., Холодилов О.В. Механизм формирования межфазного слоя в дисперсно-наполненных полимерных композитах // Материалы. Технология. Инструменты. 1999. - Т. 4, № 2. - С. 39-41.

89. Алоев В.З., Козлов Г.В. Фрактальный анализ формирования межфазного слоя в ориентированных полимеризационно наполненных композициях // Физика и техника высоких давлений. 2001. — Т. 11, № 1. - С. 40-42.

90. Липатов Ю.С. Физико-химические основы наполнения полимеров. — М.: Химия, 1991.-260 с.

91. Козлов Г.В., Яновский Ю.Г., Липатов Ю.С. Фрактальная модель для описания структурных изменений полимерной матрицы в дисперсно-наполненных композитах // Механика композиционных материалов и конструкций. 2002. - Т. 8, № 4. - С. 467-474.

92. Козлов Г.В., Липатов Ю.С. Изменение структуры полимерной матрицы в дисперсно-наполненных композитах: фрактальная трактовка // Механика композитных материалов. — 2004. — Т. 40, № 6. — С. 827-834.

93. Маламатов А.Х., Буря А.Й., Козлов Г.В. Формирование структуры дисперсно-наполненных полимерных нанокомпозитов // Современные наукоемкие технологии. 2005. -№ 11.-С. 16-18.

94. Aharony A., Harris A.B. Flory approximant for self-avoiding walks on fractals // J. Stat. Phys. 1989. - V. 54, № 3/4. - P. 1091-1097.

95. Kozlov G.V., Temiraev K.B., Shustov G.B., Mashukov N.I. Modeling of solid state polymer properties at the stage of synthesis: fractal analysis // J. Appl. Polymer Sci.-2002. V. 85, №6.-P. 1137-1140.

96. Hentschel H.G.E., Deutch J.M. Flory-type approximation for the fractal dimension of cluster-cluster aggregates // Phys. Rev. A. 1984. - V. 29,. № 12. — P. 1609-1611.

97. Wu S. Chain structure and entanglement // J. Polymer Sci.: Part B: Polymer Phys. 1989. - V. 27, № 4. - P. 723-741.

98. Aharoni S.M. On entanglements of flexible and rodlike polymers // Macromolecules. 1983. -V. 16, № 9. p. 1722-1728.

99. Новиков В.У., Козлов Г.В., Бурьян О.Ю. Фрактальный подход к межфазному слою в наполненных полимерах // Механика композитных материалов. 2000. - Т. 36, № 1. с. 3-32.

100. Нарисава И. Прочность полимерных материалов. — М.: Химия, 1987.-400 с.

101. Абаев A.M., Белошенко В.А., Козлов Г.В., Микитаев А.К. Фрактальные характеристики структуры и процесс текучести дисперснонаполненных композитов полигидроксиэфир-графит // Физика и техника высоких давлений. 1998. - Т. 8, № 2. - С. 102-109.

102. Афашагова З.Х., Козлов Г.В., Буря А.И., Микитаев А.К. Процесс текучести дисперсно-наполненных полимерных нанокомпозитов // Известия КБНЦ РАН. 2007. - № 1 (17). - С. 59-62.

103. Козлов Г.В., Белоусов В.Н., Сердюк В.Д., Кузнецов Э.Н. Дефекты структуры аморфного состояния полимеров // Физика и техника высоких давлений. 1995. - Т. 5, № 3. - С. 59-64.

104. Белоусов В.Н., Козлов Г.В., Машуков Н.И., Липатов Ю.С. Применение дислокационных аналогий для описания процесса текучести в кристаллизирующихся полимерах // Доклады РАН. 1993. — Т. 328, № 6. — С. 706-708.

105. Буря А.И., Козлов Г.В., Вишняков Л.Р. Сравнительный анализ текучести углепластиков в испытаниях на растяжение и сжатие // Новые материалы и технологии. 2004. - № 2. — С. 41-44.

106. Оберт Л. Хрупкое разрушение горных пород // В кн.: Разрушение. Т. 7. Ч. I / Ред. Г. Либовиц. М.: Мир, 1976. - С. 59-128.

107. Мосолов А.Б., Бородин Ф.М. Фрактальное разрушение хрупких тел при сжатии // Доклады РАН, 1992. Т. 324, № 3. - С. 546-549.

108. Long Q.Y., Suqin L., Lung C.W. Studies on the fractal dimension of a fracture surface formed by slow stable crack propagation // J. Phys. D: Appl. Phys. — 1991. V. 24, № 4. - P. 602-607.

109. Кауш Г. Разрушение полимеров. M.: Мир, 1981. - 440 с.

110. Bessedndorf М.Н. Stochastic and fractal analysis of fracture trajectories // Int. J. Engng. Sci. 1987. -V. 25, № 6. - P. 667-672.

111. Афашагова З.Х. Фрактальная модель ударной вязкости нанокомпозитов // Материалы Международного конгресса студентов, аспирантов и молодых ученых «Перспектива-2007». Нальчик: КБГУ, 2007. — С. 259-260.

112. Афашагова З.Х., Козлов Г.В., Буря А.и., Маламатов А.Х. Теоретическое предсказание ударной вязкости дисперсно-наполненных полимерных нанокомпозитов // Материалы Харьковской нанотехнологической ассамблеи-2007. Харьков, 2007. - С. 204-205.

113. Козлов Г.В., Сердюк В.Д., Долбин И.В. Фрактальная геометрия цепи и деформируемость аморфных стеклообразных полимеров // Материаловедение. 2000. - № 12. - С. 2-5.

114. Бакнелл К.Б. Ударопрочные пластики. —. JL: Химия, 1981. — 328 с.

115. Haward R.N., Murphy В.М., White E.F.T. Relationship between compressive yield and tensile behavior in glassy thermoplastics // J. Polymer Sci.: Pt A-2. 1971. - V. 9, № 5. -P. 801-814.

116. Balta-Calleja F.J., Kilian H.G. New aspects of yielding in semicrystal-line polymers related to microstructure: branched polyethylene // Colloid Polymer Sci.-1988.-V. 266, № l.-P. 29-34.

117. Balta-Calleja F.J., Santa Cruz C., Bayer R.K., Kilian H.G. Microhard-ness and surface free energy in linear polyethylene: the role of entanglements // Colloid Polymer Sci. 1990. - V. 268, № 5. - P. 440-446.

118. Алоев B.3., Козлов Г.В. Физика ориентационных явлений в полимерных материалах. Нальчик: Полиграфсервис и Т, 2002. — 288 с.

119. Perry A.J., Rowcliffe D.J. The microhardness of composite materials // J. Mater. Sci. Lett. 1973. - V. 8, № 6. - P. 904-907.

120. Сандитов Д.С., Бартенев Г.М. Физические свойства неупорядоченных структур. Новосибирск: Наука, 1982. — 256 с.

121. Афашагова З.Х., Козлов Г .В., Буря А.И., Заиков Г.Е. Теоретическая оценка микротвердости дисперсно-наполненных полимерных нанокомпозитов // Теоретические основы химической технологии, 2007. — Т. 41, № 6. С. 699- 702.

122. Kohlstedt D.L. The temperature dependence of microhardness of the transition metal carbides // J. Mater. Sci., 1973. V. 8, № 6. - P. 777-786.

123. Козлов Г.В., Белошенко B.A., Алоев B.3., Варюхин В.Н. Микротвердость сверхвысокомолекулярного полиэтилена и компонора на его основе, полученных методом твердофазной экструзии // Физико-химическая механика материалов. 2000. - Т. 36, № 3. - С. 98-101.

124. Афашагова З.Х., Козлов Г.В., Буря А.И., Микитаев А.К. Прогнозирование степени усиления дисперсно-наполненных полимерных нанокомпозитов // Материаловедение. — 2007. — № 9. — С. 10-13.

125. Kozlov G.V., Burya A.I., Dolbin I.V., Zaikov G.E. Fractal model of the heat conductivity for carbon fiber-reinforced aromatic polyamide // J. Appl. Polymer Sci. 2006. - V. 100, № 5. - P. 3828-3831.

126. Kozlov G.V., Burya A.I., Zaikov G.E. An efficiency of polymer composites filling by short fibres // In book: Molecular and High Molecular Chemistry:

127. Theory and Practice. Eds. Monakov Yu., Zaikov G. New York: Nova-Science-Publishers, Inc., 2006. - P. 131-137.

128. Козлов Г.В., Афашагова З.Х., Буря А.И:, Липатов Ю.С. Наноадге-зия и механизм усиления дисперсно-наполненных полимерных нанокомпозитов // Инженерная физика. — 2008. — № 1. С. 47- 50.

129. Холлидею Л., Робинсон Дж., Тепловое расширение полимерных композиционных материалов / Ред. М: Ричардсон // Промышленные полимерные композиционные материалы. — М.: Химия. — С. 241-283.

130. Tanaka К., Nagamura Т. Polymer nano-adhesion promoted by enhanced surface mobility // Mater. Intern. Conf. on Polymer and Advanced-Materials, POLYMEX-2006. Huatulco, Mexico, Session 1, 5-9 Novemb. 2006. Mexico, 2006.-P. 51.

131. Wu S. Polymer Interface and Adhesion. New York: Marcel Dekker, 1982.-382 p.

132. Avnir D., Farin D., Pfeifer P. Surface geometric irregularity of particulate materials: the fractal approach // J. Colloid Interface Sci., 1985. -V. 103, № i.p. Ц2-123.

133. Буря А.И., Афашагова 3.X., Козлов Г.В., Липатов Ю.С. Влияние наноадгезии на модуль упругости полимерных нанокомпозитов // Материалы IX Российско-Китайского симпозиума «Новые материалы и технологии». Т. 1. М.: Интерконтакт Наука, 2007. - С. 252-254.

134. Козлов Г.В., Буря А.И., Долбин И.В. Тепловое расширение композитов на основе полиарилата, наполненных короткими волокнами // Вопросы материаловедения. 2005. -№ 3. - С. 21-54.

135. Берштейн В.А., Егоров В.М. Дифференциальная сканирующая калориметрия в физикохимии полимеров. Л.: Химия, 1990. - 256 с.

136. Vilgis Т.A. Flory theory of polymeric fractals-intersection, saturation and condensation // Physica A, 1988. V. 153, № 2. - P. 341-354.

137. Долбин И.В., Буря А.И., Козлов Г.В. Структура и термостойкость полимерных материалов: фрактальная модель // Теплофизика высоких температур. 2007. - Т. 45, № 3. - С. 355-358.

138. Шогенов В.Х., Ахкубеков А.А., Ахкубеков Р.А. Метод дробного дифференцирования в теории броуновского движения // Известия вузов. Естественные науки. 2004. - № 1. - С. 46-50.

139. Афашагова З.Х., Овчаренко Е.Н., Козлов Г.В., Микитаев А.К. Термические свойства дисперсно-наполненного полимерного нанокомпозита // Известия вузов. Естественные науки. — 2007. — № 5. — С. 34-36.

140. Долбин И.В., Козлов Г.В., Заиков Г.Е. Структурная стабилизация полимеров: фрактальные модели. — М.: Академия естествознания, 2007. — 328 с.

141. Бартенев Г.М., Лаврентьев В.В. Трение и износ полимеров. Л.: Химия, 1972.-240 с.

142. Пратт Дж. Антифрикционные свойства полимерных композиционных материалов / Ред. М. Ричардсон // Промышленные полимерные композиционные материалы. -М.: Химия, 1980. С. 215-240.

143. Буря А.И., Козлов Г.В., Рула И.В. Прогнозирование зависимости износа углепластиков от давления и скорости скольжения // Трение и износ. — 2005. Т. 26, № 2. - С. 187-190. !

144. Буря А.И., Козлов Г.В. Сдвиговая устойчивость и фрикционный износ углепластиков на основе фенилона // Проблемы трибологии. 2005. — № 1.-С. 139-142.

145. Буря А.И., Козлов Г.В., Холодилов О.В. Износ и сдвиговая устойчивость углепластиков на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена // Трение и износ. 2005. - Т. 26, № 4. - С. 407-411.

146. Охлопкова А.А., Виноградов А.В., Пинчук JI.C. Пластики, наполненные ультрадисперсными неорганическими соединениями. — Гомель: Изд-во ИММС НАНБ, 1999. 164 с.

147. Aphashagova Z.Kh., Kozlov G.V., Burya F.I., Zaikov G.E. Shearing stability and frictional wear of particulate-filled polymer nanocomposites // J. Balkan Tribologic. Assoc., 2007. V. 13, № 3. - P. 263-269