Расчет составов дисперсных наполненных полимерных композиционных материалов с разной структурой

Цели. Цель работы – предоставить расчеты по составам дисперсно-наполненных полимерных композиционных материалов (ДНПКМ) с разными наполнителями и структурами, а также показать существенные различия при выражении состава в массовых и объемных единицах.

Методы. В работе приведены расчеты составов в массовых и объемных единицах для различных видов структур дисперсно-наполненных полимерных композиционных материалов согласно их классификации: разбавленные, низконаполненные, средненаполненные и высоконаполненные системы.

Результаты. Для расчетов использованы наполнители с плотностью от 0.00129 (воздух) до 22.0 г/см³ (осмий) и полимерные матрицы с плотностью от 0.8 до 1.5 г/см³ , которые охватывают практически все известные наполнители и полимерные матрицы, используемые для создания ДНПКМ. Представлены обобщенные зависимости содержания наполнителей от отношения плотности наполнителя к плотности полимерной матрицы для ДНПКМ с разными видами дисперсной структуры. Показано, что для описания разных видов структур ДНПКМ – разбавленные, низконаполненные, средненаполненные и высоконаполненные – необходимо в расчетах использовать только объемные соотношения компонентов. Составы, представленные в массовых единицах, не описывают построение структур ДНПКМ, так как при одном составе в объемных единицах можно получить для разных наполнителей разное соотношение компонентов.

Выводы. Зависимости свойств ДНПКМ следует представлять в координатах свойство-содержание дисперсной фазы только в объемных единицах (об. % или об. д.), так как структура определяет свойства. Составы, представленные в массовых единицах, необходимы для получения навесок при получении ДНПКМ. Приведены формулы для расчета и перевода составов ДНПКМ из объемных в массовые единицы и наоборот.

1. Кац Г.С., Милевски Д.В. (ред.). Наполнители для полимерных композиционных материалов. М.: Химия; 1981. 736 с.

2. Липатов Ю.С. Физическая химия наполненных полимеров. М.: Химия; 1977. 204 с.

3. Шкловский Б.И. Теория протекания и проводимость сильно неоднородных сред. Успехи физических наук. 1975;117(3):401.

4. Жен П. де. Идеи скейлинга в физике полимеров. М.: Мир; 1982. 368 с.

5. Бобрышев А.Н., Козомазов А.Н., Бабин Л.О., Соломатов В.И. Синергетика композиционных материалов. Л.: НПО «ОРИУС»; 1994. 153 с.

6. Симонов-Емельянов И.Д. Построение структур в дисперсно-наполненных полимерах и свойства композиционных материалов. Пластические массы. 2015;9-10:29-36.

7. Симонов-Емельянов И.Д. Структура и расчет составов дисперсно-наполненных эластомерных материалов в массовых и объемных единицах. Каучук и резина. 2019;78(1):42-45.