Наукові основи створення висококонцентрованих композиційних матеріалів поліфункціонального призначення

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.authorМельник, Любов Іванівна
dc.date.accessioned2025-09-12T13:40:35Z
dc.date.available2025-09-12T13:40:35Z
dc.date.issued2025
dc.description.abstractМельник Л.І. Наукові основи створення висококонцентрованих композиційних матеріалів поліфункціонального призначення – Рукопис Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.17.11 «Технологія тугоплавких неметалічних матеріалів» – Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», МОН України, Київ, 2025. Дисертаційна робота спрямована на вирішення важливої та актуальної науково-технічної проблеми створення нових композиційних матеріалів поліфункціонального призначення шляхом використання високонаповнених систем із комплексним застосуванням компонентів природного та техногенного походження. Проведено комплексне дослідження впливу морфологічних, фізикохімічних і структурних параметрів наповнювачів на формування мікроструктури, пористості, теплофізичних і механічних характеристик ПКМ, що виготовляються на основі водних полімерних дисперсій (Policril 590, Latex 2012). Показано, що ключову роль у формуванні структури композитів відіграє гранулометричний склад, питома поверхня та змочуваність наповнювачів, що визначає ефективність міжфазної взаємодії з полімерною матрицею. Визначено критичні концентраційні межі, за яких забезпечується стабільність теплофізичних та механічних властивостей композиту. Проведено аналіз пористої структури матеріалів за допомогою ізотерм сорбції азоту, визначено параметри мікро- та мезопор, встановлено залежності пористості від типу наповнювача, його фракційного складу та типу полімерного зв’язуючого. Встановлено, що полімерна матриця Latex 2012 забезпечує формування матеріалів із більш розвиненою поровою системою та вищою теплофізичною ефективністю, тоді як Policril 590 сприяє зменшенню відкритої пористості та водопоглинання. Механічні властивості композиту залежать не лише від концентрації наповнювача, але й від його морфології та сумісності з полімерною фазою. Розроблено математичні моделі прогнозування міцності, жорсткості, теплопровідності та пористості, що враховують структурні й енергетичні характеристики компонентів. Відзначено особливості формування композитів на основі гліфталевої смоли та червоного шламу. Встановлено переваги синтезу in situ над традиційним механічним змішуванням: покращення адгезійної міцності, зменшення вологопоглинання, підвищення ударної міцності та формування більш щільної структури. Оптимальний вміст червоного шламу, визначений методами мультикритеріальної оптимізації, становить 31,71 мас.%, що забезпечує баланс між механічною міцністю та гідрофобністю. Отримані результати мають наукову новизну та практичне значення для підвищення ресурсо- та енергоефективності хімічної технології композиційних матеріалів поліфункціонального призначення та вирішення питань охорони довкілля.
dc.description.abstractotherMelnyk L.I. Scientific principles of the development of highly concentrated multifunctional composite materials. – Manuscript. Thesis for the degree of Doctor of Technical Sciences in specialty 05.17.11 “Technology of refractory non-metallic materials”. – National Technical University of Ukraine "Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute", Ministry of Education and Science of Ukraine, Kyiv, 2025. The dissertation presents scientifically substantiated approaches to the development of highly filled polymer composite materials using mineral fillers of natural origin (andesite, perlite, zeolite) and industrial wastes (thermal power plant fly ash, red mud, chamotte Рa 2). The study focuses on a comprehensive analysis of the influence of morphological, physicochemical and structural parameters of fillers on the formation of microstructure, porosity, thermophysical and mechanical properties of PCMs based on aqueous polymer dispersions (Policril 590, Latex 2012). It is shown that the granulometric composition, specific surface area and wettability of fillers play a decisive role in forming the structure of the composites and determine the efficiency of interfacial interaction with the polymer matrix. Critical concentration thresholds were identified, beyond which continuous thermally conductive and mechanically stable phases are ensured. The porous structure of the materials was studied using nitrogen sorption isotherms, micro- and mesopore parameters were determined, and dependencies of porosity on the type and particle size distribution of fillers and the type of polymer binder were established. It has been found that the Latex 2012 matrix provides the formation of materials with a more developed pore system and higher thermophysical efficiency, whereas Policril 590 promotes reduced open porosity and water absorption. The mechanical properties of PCMs were shown to depend not only on filler content but also on filler morphology and compatibility with the polymer phase. Mathematical models were developed to predict strength, stiffness, thermal conductivity, and porosity, taking into account the structural and energetic characteristics of the components. Optimization algorithms for binary composites were proposed based on multicriteria requirements for functional properties. Particular attention is paid to composites based on glyptal resin with red mud. The advantages of in situ synthesis over traditional mechanical mixing were demonstrated: improved adhesion strength, reduced moisture absorption, increased impact resistance, and formation of a denser structure. The optimal red mud content, determined by multicriteria optimization methods, was found to be 31,71 wt.%, ensuring a balance between mechanical strength and hydrophobicity. The obtained results possess scientific novelty and practical significance, as they contribute to the development of resource- and energy-efficient composite materials and the environmentally sound utilization of industrial waste in materials science.
dc.format.extent43 с.
dc.identifier.citationМельник, Л. І. Наукові основи створення висококонцентрованих композиційних матеріалів поліфункціонального призначення : реф. дис. … д-ра техн. наук. : 05.17.11 – технологія тугоплавких неметалічних матеріалів / Мельник Любов Іванівна. – Київ, 2025. – 43 с.
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/75990
dc.language.isouk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорського
dc.publisher.placeКиїв
dc.subjectкомпозит
dc.subjectматриця
dc.subjectеластомерна композиція
dc.subjectалюмосилікат
dc.subjectпористість
dc.subjectформування мікроструктури
dc.subjectмеханічні властивості
dc.subjectміцність
dc.subjectтемпература
dc.subjectвластивості
dc.subjectмоделювання
dc.subjectcomposite
dc.subjectmatrix
dc.subjectelastomeric composition
dc.subjectaluminosilicate
dc.subjectporosity
dc.subjectmicrostructure formation
dc.subjectmechanical properties
dc.subjectstrength
dc.subjecttemperature
dc.subjectproperties
dc.subjectmodeling
dc.subject.udc678.5; 620.17; 691.7
dc.titleНаукові основи створення висококонцентрованих композиційних матеріалів поліфункціонального призначення
dc.typeThesis

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
Melnyk_ref.pdf
Розмір:
1.14 MB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
8.98 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Автореферати (ХТКМ)
Автореферати (вільний доступ)