Диссертация (1090114), страница 9
Текст из файла (страница 9)
д. и δ = 0,3 мкм)Содержаниедисперсногонаполнителяφ н,φн,*об. д.Обобщенные параметры структурыДНПКМΘ,об. д.В,об. д.Тип решеткиКоординационноечисло, Z (числокасаний сфер)М,об. даср,мкмРазбавленные ДНПКМ – 1,0 > Θ ≥ 0,90 об. д.3967,92945,9Бесконечный кластер1753,51322,61182,4Низконаполненные ДНПКМ - 0,90 ≥ Θ ≥ 0,75 об. д.0,0050,010,030,050,060,990,980,950,920,910,000,010,020,030,030,000,000,000,000,000,0760,090,110,120,130,150,900,860,830,810,790,760,030,050,060,070,080,090,000,000,000,000,000,000,160,180,20,220,2550,750,720,680,650,600,090,100,110,130,15аср / d1122,21911,8791,6Бесконечный кластер741,5691,4611,2Средненаполненные ДНПКМ 0,75 > Θ ≥ 0,20 об.
д.Группа 1 – 0,75> Θ > 0,45 об. д. (ДНПКМ до предела текучести)0,00581,220,00521,0Бесконечный кластер0,00470,90,00420,80,00350,73Плотностьупаковки, kуп(точкиперколяции, об.д.)ПримечаниеГипотетическаярешетка(не связанные частицыв объеме)0,076КвазиодномернаярешеткаПереход отквазиодномерной кдвухмерной решетке0,16Двухмерная решетка0,255Переход отдвухмерной ктрехмерной объемнойрешетке560,270,290,320,570,540,490,150,170,180,00330,70,00300,60,00260,5Группа 2 – 0,45> Θ > 0,20 об. д. (ДНПКМ с пределом текучести)0,200,00220,40,340,4540,340,360,430,200,00210,40,390,380,220,00180,4Трехмерная0,410,350,230,00160,3Тетраэдрическаяобъемная решетка0,240,01140,30,430,3250,430,450,290,260,01120,20,470,260,270,01110,20,500,210,280,018,50,2Высоконаполненные ДНПКМ – 0,20 ≥ Θ ≥ 0 об.
д.0,290,017,90,20,520,2060,520,540,150,310,015,80,1Трехмерная объемная0,570,100,320,013,90,1 Кубическая простая (хаотическая)решетка0,340,012,20,040,600,0570,60,620,020,350,011,10,020,360,000,00,00 Кубическая гранецентрированная0,6370,070,637Сверхвысоконаполненные ДНПКМ – Θ < 0; аср = 0, φн > φm0,67-0,06** 0,380,01Примечание: * - для конкретного наполнителя, связующего (матрицы) и ПКМ с заданной плотностью можно рассчитать содержаниенаполнителя в масс.
д., масс. % и масс. ч.;** - отрицательное значение обобщенного параметра Θ при φн > φm указывает на образование пор в ПКМ и переход от двухфазного ктрехфазному ПКМ.57Для всех ДНПКМ и ДННК были определены характерные значенияобобщенного параметра Θ, обусловленные координационным числом Z (числокасаний сфер) и плотностью упаковки (kуп), которые связаны с формированием итрансформированиемдисперснойструктурыприувеличениисодержаниядисперсной фазы [73-74]:Θ ≈ 0,90 об. д. (Z = 1 и kуп, = 0,076, бесконечный кластер);Θ ≈ 0,75 об.
д. (Z = 2 и kуп, = 0,16, бесконечный кластер, двумерная решетка);Θ ≈ 0,60 об. д. (Z = 3 и kуп, = 0,255, бесконечный кластер, переход отдвумерной к трехмерной решетке);Θ ≈ 0,45 об. д. (Z = 4 и kуп, = 0,34, тетрагональная, трехмерная решетка);Θ ≈ 0,2 об. д. (Z=6 и kуп, = 0,52, кубическая хаотическая, трехмерная решетка);Θ ≈ 0,0 об. д. (Z = 7 и kуп, = 0,6374, кубическая гранецентрированная,трехмерная решетка),Θ <0,0 об. д. (трехфазная система с квазитрехмерной решеткой).По характерным значениям параметра Θ впервые в работе [67, 73] былапроведена классификация ДНПКМ и ДННК по структурному принципу.Можно ожидать, что переход от одного характерного обобщенногопараметра Θ к другому будет сопровождаться изменением структуры и,следовательно, основных технологических и эксплуатационных характеристикДНПКМ и ДННК.В работах [70-78] приведены фундаментальные зависимости характеристикДНПКМ(реологические,технологические,физико-механические,теплофизические, электрофизические и др.) в терминах обобщенных параметров,которые подтверждают наличие характерные переходы в дисперсных системах.Однако в настоящее время отсутствуют данные о связи ударной прочности,абразивостойкости, светопреобразующих и светорассеивающих характеристикДНПКМ и ДННК, а также оптических характеристик ДНПКМ на основе58оптически прозрачных полимеров (ПС, ПММА, ПК и др.) с обобщеннымипараметрами их структур (аср, аср/d, Θ, В и М).Предлагаемыйподходкпроектированиюсоставовиструктурныхпараметров для создания ДНПКМ с заданным комплексом свойств можноиспользовать и для построения гетерогенных наноразмерных структур с учетомагломерации наночастиц и доли граничного слоя [73].Такой подход, несомненно, будет способствовать дальнейшему развитиюполимерного материаловедения и решению задач в области регулированияфизико-механических и оптических характеристик композиционных материаловна основе ПК и получению изделий с заданными свойствами.Такимобразом,сформулированныеподходыпоорганизациимногоуровневой структуры ПКМ различной природы, несомненно, будутспособствоватьдальнейшемуразвитиюполимерногоматериаловедения,созданию новых полимерных материалов с уникальными свойствами и решениюпроблем, связанных с разработкой материалов на основе поликарбоната итехнологией получения инновационной продукции.59ГЛАВА2.МНОГОУРОВНЕВАЯОРГАНИЗАЦИЯГЕТЕРОГЕННОЙСТРУКТУРЫ И СОЗДАНИЕ ВЫСОКО УДАРОСТОЙКИХ ПОЛИМЕРНЫХКОМПОЗИЦИОННЫХМАТЕРИАЛОВНОВОГОПОКОЛЕНИЯНАОСНОВЕ СМЕСЕЙ ПОЛИМЕРОВ С ПОЛИКАРБОНАТОМРост потребления полимерных материалов в автомобилестроении связан свсеболеерасширяющимисявозможностямиихприменения,благодаряулучшению комплекса технологических и эксплуатационных характеристик.Особый интерес проявляется к полимерным материалам, работающим взонах, так называемой, контролируемой деформации.
Сминаясь при аварии, этиматериалы весьма эффективно поглощают значительную часть энергии удара, темсамым предохраняя пассажиров от тяжелых травм или даже спасая им жизнь.Снижение массы автомобиля за счет использования высокотехнологичныхкомпозиционных полимерных материалов приводит к экономии горючего и какследствие снижает экологическую нагрузку на окружающую среду.Создание полимерных материалов с высокой стойкостью к ударусущественно расширяет области их применения и позволяет получать новыеизделия.
Одним из наиболее востребованных изделий в автомобилестроенииявляется бампер автомобиля.Бампер – это составная часть конструкции автомобиля, предназначеннаядля поглощения энергии на случай удара. Конструкция амортизирующихустройств регламентирована и строго контролируется [80]. Из полимерныхматериалов, стойких к удару, изготавливается такой элемент, как «амортизатор»,«поглотитель»заднегоэнергопоглощающуюбампера,пластину.конструктивноОна преобразуетпредставляющиймеханическуюсобойэнергию,возникающую при столкновении в обратимо деформационную и тепловуюсоставляющие.В таблице 2.1 приведены характеристики полимерных материалов на основеморозостойкого полипропилена (ПП), эластифицированного гомополимера и60сополимера ПП, используемые для изготовления энергопоглощающих пластин вконструкции бампера.Таблица 2.1 - Характеристики полимерных материалов на основе морозостойкогополипропилена (ПП), эластифицированного гомополимера и сополимера ППСтандартиспытанийХарактеристикаПлотность, г/см3ПТР (2300С, 2,16кг), г/10минГОСТ 15139-69ГОСТ 11645-73Модуль упругости при изгибе, МПаУдарная вязкость по Шарпи образцас надрезом при -400С/+23оС, кДж/м2Ударная вязкость по Шарпи образцабез надреза при -400С, кДж/м2Температура изгиба под нагрузкой1,8 МПа, 0СГОСТ 9550ГОСТ 4647ГОСТ 4647ГОСТ 12021ЭластифицированныйгомополимерППЭластифицированныйсополимер ППМорозостойкий ПП22007-Э100,936-120,9414-180,916-15800711008/28800-70-70454950Как видно, приведенные выше полимерные материалы на основеполиолефинов имеют низкий модуль упругости (не более 1100 МПа) идеформационную теплостойкость не более 50оС, а также невысокие значенияударной вязкости с надрезом (не более 7-8 кДж/м2) при отрицательныхтемпературах.Наиболееактуальнойзадачейявляетсясозданиематериаладляизготовления цельнолитого несущего полимерного бампера.
Такие материалыпомимо высоких ударных характеристик должны иметь достаточно высокиймодуль упругости и теплостойкость, что позволит устанавливать полимерныйбампер только на два кронштейна (крепления) как и металлический.Отсутствие на начало проведения работ полимерных материалов свысокими характеристиками по ударной вязкости (35-40 кДж/м2 в диапазонетемператур от -40оС до +60оС) в сочетании с высоким модулем (не менее2100 МПа), теплостойкостью (не менее 120оС), стойкостью к растрескиванию ихимической стойкостью кпредопределиломатериаловедении.различным видам топлива и автокосметики,разработкуновогонаправлениявполимерном61В основу решения данной научно-технической задачи положены основныетеоретические закономерности образования и роста трещины в гетерогенныхгетерофазных системах с различным уровнем гетерогенности и структурнымипараметрами, т.е.
с разным уровнем структурной организации систем на макро- имикроуровне, наноуровне и разного молекулярного дизайна.При воздействии ударных нагрузок (скорость приложения нагрузки более5 м/с) в хрупких полимерах не успевают пройти релаксационные процессы, ираспределение нагрузок сопровождается образованием микро- и макротрещин, споследующим разрушением материала.Условно, к ударостойким пластикам относят материалы с ударнойвязкостью не ниже 5 кДж/м2 при положительных и отрицательных температурах.Однако значение ударной вязкости существенно зависит от температурыиспытания (эксплуатации), как правило, при низких температурах (-40 ÷ -60оС)оно резко снижается.Ударная вязкость полимеров и их смесей, как и материалов другойприроды, определяется подвижностью структурных элементов на разных уровняхмногоуровневой организации структуры, что хорошо показано в многочисленныхработах Ломовского В.А.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
