Моделирование механического взаимодействия между частицами наполнителя и связующим в полимер-силикатных нанокомпозитах при конечных макродеформациях
DOI:
https://doi.org/10.7242/1999-6691/2009.2.3.20Ключевые слова:
полиолефиновые полимеры, силикатный слоистый наполнитель, тактоид, структура, напряжения, деформации, упругий макромодульАннотация
Для нанокомпозитов типа полиолефин/глина на структурном уровне проведено теоретическое исследование напряженного состояния в зависимости от ориентации частиц наполнителя относительно внешней нагрузки. В качестве наполнителя рассматривались пачки из нескольких параллельно расположенных ультратонких силикатных нанопластинок (тактоидов). Показано, что механические свойства таких включений зависят от материала, находящегося в межслойных зазорах. Если между пластинками находится размягченная субстанция (смесь полимера и адсорбированной глиной воды), то включения будут более гибкими, по сравнению с включениями, в которых пространство между пластинами заполняет тот же материал, что и в матрице. Установлено, что оптимальной, с точки зрения минимизации изгибных деформаций включения (которые могут вызвать его разрушение), является ориентация частиц силикатного наполнителя в направлении внешней деформации. На основе полученных решений сделана оценка эффективного модуля нанокомпозита в зависимости от степени наполнения и свойств материала, заполняющего зазоры между пластинками тактоида. Показано, что концентрация наполнителя в этом случае значительно сильнее сказывается на увеличении макромодуля по сравнению с обычными зернистыми композитами.
Скачивания
Библиографические ссылки
Чвалун С.Н. Полимерные нанокомпозиты // Природа. - 2000. - № 7.- С. 22-30.
Shepherd P.D., Golemba F.J., Maine F.W. Clay layers // Adv. Chem. Ser. - 1974. - V. 41. - P. 134-141.
Fengge G. Clay/polymer composites: the story. Materials Today. - 2004. - № 11. - P. 50-55.
Sheng N., Boyce M.C., Parks D.M., Rutledge G.C., Abes J.I., Cohen R.E. Multiscale micromechanical modeling of polymer/clay nano-composites and the effective clay particle // Polymer. - 2004. - V. 45. - P. 487-506. DOI
Микитаев А.К., Каладжян А.А., Леднев О.Б., Микитаев М.А. Нанокомпозитные полимерные материалы на основе органоглин // Электронный журнал «Исследовано в России». - http://zhurnal.ape.relarn.ru/articles/2004/083.pdf (дата обращения: 17.07.2009).
Микитаев А.К., Каладжян А.А., Леднев О.Б., Микитаев М.А., Давыдов Э.М. Нанокомпозитные материалы на основе органоглин с повышенной огнестойкостью // Электронный журнал «Исследовано в России». http://zhurnal.ape.relarn.ru/articles/2004/129.pdf (дата обращения: 17.07.2009).
Гаришин О.К., Свистков А.Л., Герасин В.А., Гусева М.А. Моделирование упруго-пластического поведения полиолефиновых нанокомпозитов с различной структурой слоистого наполнителя // Высокомолек. соед. - Сер. А. - 2009. - Т. 51, № 4. - С. 610-619.
Гусева М.А. Структура и физико-механические свойства нанокомпозитов на основе неполярного полимера и слоевого силиката / Дис… канд. физ.-мат. наук: 01.04.07. - Москва, 2005. - 155 с.
Бахов Ф.Н. Формирование органофильных слоев на Na+-монтмориллоните и влияние их структуры на совместимость полиолефинов с наполнителем в нанокомпозитах / Дис… канд. хим. наук: 02.00.06. - Москва, 2007. - 182 с.
Герасин В.А., Зубова Т.А., Бахов Ф.Н., Баранников А.А., Мерекалов Н.Д., Королев Ю.М., Антипов Е.М. Структура нанокомпозитов полимер/монтмориллонит полученных смешением в расплаве // Российские нанотехнологии. - 2007. - № 1-2. - С. 90-105.
Герасин В.А., Гусева М.А., Мерекалова Н.Д., Гаришин О.К., Свистков А.С., Антипов Е.М. Создание полимер-силикатных нанокомпозитов. Структура и деформационные свойства // IV Международная научно-практическая конференция «Новые полимерные композиционные материалы»: Труды. - Нальчик, 2008. - С. 97-100.
Xie W., Gao Z., Liu K., Pan W.-P., Vaia R., Hunter D., Singh A. Thermal characterization of organically modified montmorillonite // Thermochimica Acta. - 2001. - V 367-368. - P. 339-350. DOI
Бахвалов Н.С., Панасенко Г.П. Осреднение процессов в периодических средах. Математические задачи механики композиционных материалов. - М.: Наука, 1984. - 352 с.
Эйнштейн А. Новое определение размеров молекул // Собр. науч. тр. - М.: Наука, 1966. - Т. 3 - С. 75-91.
Кристенсен Р. Введение в механику композитов. - М.: Мир, 1982. - 334 с.
Загрузки
Опубликован
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2009 Вычислительная механика сплошных сред
![Лицензия Creative Commons](http://i.creativecommons.org/l/by-nc/4.0/88x31.png)
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.