Структура та термопружні властивості еластомерних нанокомпозитів

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.authorПономаренко, Сергій Миколайович
dc.date.accessioned2021-05-04T18:13:23Z
dc.date.available2021-05-04T18:13:23Z
dc.date.issued2005
dc.descriptionРобота виконана і захищена в Інституті хімії високомолекулярних сполук НАН України.uk
dc.description.abstractenThe thesis is aimed at the experimental studies of the effect of filler’s nature and relative content on the thermoelastic behavior of elastomertic nanocomposites, and theoretical analysis of structural changes in the stretching/contraction cycles. Studies of thermoelastic behavior of elastomeric nanocomposites in the range of low elongations have revealed a heat inversion phenomenon occurring significantly earlier than theoretically expected, as well as overshoots of exothermal heat effects in contraction above the endothermal heat effects in stretching. These effects suggested the contribution of structural rearrangements at the rubber/filler interface by the mechanism of chain slippage operative in both the stretching and contraction regimes. It was confirmed that the infinite cluster of highly anisometric organoclay particles was likely to set on at the filler volume fraction as low as 4 vol. %. In the range of high elongations, the thermoelastic behavior of elastomeric nanocomposites (particularly, Mullins-Patrikeev effect) could be quantitatively accounted for by a model which explicitly assumed the contributions of local strain amplification for the rubber matrix and of successive decay of a spatial network of nanoparticles with increasing strain generating the exothermal effects of external friction between nanoparticles. Quantitative analysis of thermoelastic behavior over the entire range of relative elongations provided the additional support for the concept of strain-dependent strain amplification factor as the major parameter controlling the thermomechanical properties of the ENC. Low values of the fitting parameter C in the modified equation for the total heats of stretching were regarded as evidence for the reduced exothermal effects of external friction between organoclay nanoparticles coated with the boundary interphase. Stress relaxation behavior of the ENC was qualitatively consistent with the original assumption that after initial stretching to the highest elongation ( λlim ) the pre-existing infinite clusters of filler particles were broken into the isolated clusters which remained structurally similar, whatever the subsequent stretching to λf < λlim . Comparative investigations of ENC with different filler geometry show that infinite cluster in ENC with isometric filler is more weaker, i.e. cluster decaying more then for ENC with anisomeric filler. Analysis of thermoelastic behavior of several series of ENC base on different chemical nature of matrix allow to suggest model of reversible and irreversible effects in stretching/contraction cycles.uk
dc.description.abstractruВ задачи исследования входило экспериментальное исследование структуры и термоупругих свойств эластомерных нанокомпозитов (ЭНК) и выяснение характера изменения структуры бесконечного кластера наночастичек при деформации ЭНК в зависимости от природы непрерывной эластомерной среды и дисперсной нанофазы. Объектами исследований служили ЭНК на основе хлоропренового каучуку и модифицированного амонийныии солями монтмориллонита, ЭНК на основе бутадиенстирольного каучуку и модифицированных аммонийными солями частиц глинистых минералов разной природы (монтмориллонит, гекторит), концентрации и степени взаимодействия с матрицей каучуку, а также ЭНК на основе бутадиенстирольного каучуку и частиц органически модифицированного аэросила. Для решения поставленных задач были использованы следующие методики: метод деформационной калориметрии (для характеристики термодинамического поведения исследуемых систем, как в малых (до инверсии) , так и больших (после инверсии) деформаций), метод механической релаксометрии (для исследования механической релаксации и проверки корелляции с данными деформационной калориметрии), метод рассеяния рентгеновских лучей в широких и малых углах (для исследования фазовой структуры образцов) и метод ДСК (для определения точек стеклования и определения области эксплуатации образцов). Научная новизна заключается в том, что впервые проведены систематические исследования структуры и термоупругих свойств нескольких серий ЭНК, которые различались природой неперервной еластомерной среды и/или дисперсных наночастичек. Показано, что за термоупругое поведение эластомерных нанокомпозитов в области малых деформаций, отвечает механизм проскальзывания цепей, который проявляет себя в том что явление инверсии теплоты происходит значительно раньше (по сравнению с теоретическими зависимостями), а также в том, что экзотермические эфекты при сокращении превышают эндотермические эфекты при растяжении. Подтверждено что существенная анизометрия наночастиц ексфолиированных органоглин приводит к возникновению в ЭНК ”бесконечного” кластера наночастиц при весьма низкому объемном содержании наполнителя ~ 4 об. %. В результате анализа экспериментальных данных в рамках существующих современных теорий упругости наполненных каучуков впервые показано, что упругие свойства ЭНК (в часности, эффект Муллинза-Патрикеева) согласуются с концепцией про фактор усиления, который зависит от деформации и определяет термоупругие свойства нанокомпозитов во всем диапазоне относительных удлинений вплоть до разрыва. Впервые экспериментально установлено существование экзотермических эфектов, которые связаны с теплотой, выделяющейся благодаря механизму трения между частичками наполнителя в процессе постепенного разрушения пространственной структуры бесконечного кластера. Для оценки этих эфектов в уравнение термоупругости реальных каучуков был введен поправочный параметр С в уравнение термоупрогости, который можно расценивать как безразмерную характеристику внешних сил трения между нано-частицами при их последовательных перестройках во вязкоупругой матрице при постепенных ее нагружениях до больших удлинений. Низкие значения параметра С являются доказательством того что частицы наполнителя покрыты граничным слоем каучуку. Релаксационные эксперименты качественно согласуются с предположением что структура изолированных кластеров наночастиц, образованная вследствие необратимого разрушения исходного ”бесконечного” кластера при максимальном относительном удлинении λmax , остается неизменной в последующих циклах растяжения/сокращения при условии λ < λmax . Сравнительные исследования ЭНК с разной геометрией наполнителя показали что “ бесконечный” кластер в системах наполнених изометрическими частицами является слабшим, то есть разрушается быстрее чем для систем наполненых анизометрическими частицами. На основании экспериментов предложена модель обратимых и необратимых явлений в циклах растяжения/сокращения ЭНК.uk
dc.description.abstractukДисертацію присвячено експериментальному дослідженню впливу природи і вмісту наповнювача на термопружні властивості еластомерних нанокомпозитів (ЕНК) та теоретичному аналізу структурних змін, які відбуваються в циклах розтягування/скорочення. В результаті досліджень термопружних властивостей ЕНК в області низьких відносних деформацій показано що ранній прояв явища інверсії теплоти і надлишок екзотермічних ефектів в циклі скорочення над ендотермічними ефектами в циклі розтягування пов’язаний з ефектами проковзування ланцюгів еластомеру на поверхні наночастинок. Підтверджено що суттєва анізометрія наночастинок ексфолійованих органоглин призводить до виникнення в ЕНК ”нескінченого” кластеру наночастинок при надзвичайно низькому об’ємному вмісті наповнювача ~ 4 об. %. Показано що термопружна поведінка ЕНК в області високих відносних деформацій (зокрема, ефект Мулінза-Патрикеєва) визначається фактором підсилення, який залежить від деформації. Виникнення додаткових екзотермічних ефектів в діапазоні відносних деформацій, де фактор підсилення залежить від деформації, пов’язане з теплотою, яка виділяється завдяки механізму тертя між наночастинками в процесі поступового розпаду просторової сітки наночастинок, що враховується додатковим параметром С в рівнянні термопружності. Низькі значення параметру С є доказом того,що частинки наповнювача покриті граничним шаром каучуку. Релаксаційні експерименти якісно узгоджуються з припущенням що структура ізольованих кластерів наночастинок, утворена внаслідок незворотнього руйнування вихідного ”нескінченого” кластера при максимальньому відносному видовженні λmax , залишається незмінною в наступних циклах розтягування/скорочення при умові λ < λmax . Порівняльні дослідження ЕНК з різною геометрією наповнювача показали що “нескінченний” кластер в системах наповнених ізометричними частинками є більш слабким, тобто руйнується швидше ніж для систем наповнених анізометричними частинками. Аналіз експериментальних даних термопружної поведінки кількох серій ЕНК на базі матриць різної хімічної природи дозволив запропонувати модель зворотних і незворотних явищ в циклах розтягування/скорочення.uk
dc.format.page15 с.uk
dc.identifier.citationПономаренко, С. М. Структура та термопружні властивості еластомерних нанокомпозитів : автореф. дис. … канд. фіз.-мат. наук : 01.04.19 – фізика полімерів / Пономаренко Сергій Миколайович. – Київ, 2005. – 15 с.uk
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/40866
dc.language.isoukuk
dc.publisherІнститут хімії високомолекулярних сполук НАН Україниuk
dc.publisher.placeКиївuk
dc.subjectеластомерні нанокомпозитиuk
dc.subjectтермопружні властивостіuk
dc.subjectміжфазні взаємодіїuk
dc.subject„нескінченний” кластерuk
dc.subjectкаучукова матрицяuk
dc.subjectнаночастинкиuk
dc.subjectelastomeric nanocompositesuk
dc.subjectthermoelastic behavioruk
dc.subjectinfinite clusteruk
dc.subjectinterfacial interactionsuk
dc.subjectrubber matrixuk
dc.subjectnanoparticlesuk
dc.subjectэластомерные нанокомпозитыuk
dc.subjectтермоупругие свойстваuk
dc.subjectбесконечный кластерuk
dc.subjectмежфазные взаимодействияuk
dc.subjectкаучуковая матрицаuk
dc.subjectнаночастицыuk
dc.subject.udc538.91:538.95: 536.6:536.7: 539.3: 532.13uk
dc.titleСтруктура та термопружні властивості еластомерних нанокомпозитівuk
dc.typeThesisuk

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
Ponomarenko_aref.RTF
Розмір:
334.83 KB
Формат:
Rich Text Format
Опис:
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
9.01 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Автореферати (ФЕС)