Полімерних композиційних матеріалів

 

Сучасні полімерні композиційні матеріали (ПКМ) являють собою багатокомпонентні системи, що крім основної компоненти – полімерної матриці містять різного роду наповнювачі, введення яких є ефективним способом модифікування полімерних матеріалів.

Значна увага до отримання полімерних композиційних матеріалів обумовлена їхніми особливими властивостями, такими, як висока міцність, теплостійкість, специфічні електрофізичні, оптичні властивості і т. д. [2], які обумовлені їхньою унікальною фазовою морфологією і міжфазними властивостями.

Особливості полімерних композиційних полімерів вивчають за їхніми властивостями. Для чого проводиться комплекс досліджень: дослідження акустичних властивостей, дослідження структури ПКМ, дослідження концентраційних залежностей густини й пористості полімерних композиційних матеріалів та вивчення релаксаційних досліджень.

Дослідження релаксаційних властивостей дає можливість змоделювати, як буде себе поводити композит при зміні умов експлуатації. Вивчення релаксаційних властивостей полімерів та їх композитів має дві основні цілі. Перша пов’язана з тим, що механічна, як і діелектрична релаксація, чутлива до властивостей молекулярної і надмолекулярної структури речовини. Друга ціль дослідження явища релаксації полімерних матеріалів пов’язана з їхнім розглядом як суцільного середовища, що по механічних властивостям займає проміжне положення між пружними твердими тілами і в’язкими рідинами [3].

Для досліджень акустичних властивостей користуються імпульсно-фазовим методом, який найчастіше використовується у випадку, коли середовище характеризується значним поглинанням. Використовуючи отримані значення швидкості поширення та коефіцієнту поглинання ультразвуку стає можливим обчислення значень хвильового опору ρс, модуля пружності Е' та тангенса кута механічних втрат tgδ.

Одним із прямих методів дослідження структури полімерів є метод широко кутового рентгенівського розсіювання (ШКРР). Методами рентгеноструктурного аналізу можна визначити параметри кристалічної гратки полімеру, визначити рентгенівський ступінь кристалічності, оцінити розміри кристалітів, визначити вміст різних кристалографічних модифікацій, проаналізувати зміни вищезгаданих параметрів при модифікуванні полімерів наповнювачами тощо.

Розсіювання рентгенівських променів набуває різного характеру при дослідженні зразків із регулярною та нерегулярною структурою, а також за присутності в досліджуваних зразках областей із структурою різного ступеня впорядкованості та дисперсних наповнювачів. У випадку регулярної структури рентгенівське розсіювання відбувається когерентно і супроводжується виникненням на дифрактограмі зразка чітких рефлексів, відповідних міжплощинним відстаням кристалічної гратки. При дослідженнях зразків з нерегулярною структурою розсіювання відбувається зі зміною довжини хвилі, що супроводжується виникненням на рентгенограмі аморфного гало. У випадку наповнених полімерів має місце додаткове некогерентне розсіювання, обумовлене присутністю частинок наповнювача.

Вивчення мікроструктури зрізів досліджуваних композиційних матеріалів проводять методом рефлексійної оптичної мікроскопії за допомогою сучасних мікроскопів, наприклад Unicom NJF 120A. Рефлексійна оптична мікроскопія використовується для дослідження мікроструктури поверхонь та твердих непрозорих матеріалів. Методом рефлексійної оптичної мікроскопії можна досліджувати тверді тіла, рідини та порошки. Даний метод дозволяє одержати інформацію про наявність структурної гетерогенності у матеріалі, присутність у матеріалі різних домішок, наявність дефектів у матеріалі та кінетику процесів.

Дослідження концентраційних залежностей густини та пористості полімерних композиційних матеріалів проводять методом гідростатичного зважування.

Обернений горизонтальний крутильний маятник дає можливість дослідження композиційних матеріалів. Використання запропонованої в роботі установки дозволяє проводити дослідження залежності релаксаційних властивостей полімерних композиційних матеріалів від температури. Дана методика дозволяє робити прогнози, як будуть поводити себе композиційні полімери при різних умовах експлуатації та при впливі навколишнього середовища, що позволить знайти нові можливості їх використання [1].

Список використаних джерел

 

1. Рокицький М.О., Василенко С.Л., Рокицька Г.В., Борбіч Ю.О., Банак Р.Д. Лабораторна робота: «дослідження комплексних характеристик механічних властивостей полімерних нанокомпозитів». Науковий часопис НПУ ім. М.П. Драгоманова. – 2014. – 9c.

2. Шут Н.И. Тепловые процессы и релаксационные явления в полимерах и композициях на их основе: дис....докт. физ.-мат. наук: 01.04.19. – М., 1989. – 403 с.

3. http://posibnyky.vntu.edu.ua/suvak/lit.html.

Банак Р.Д.,