Технология получения и моделирование высокотехнологичных и прочных наполненных полимерных композиционных материалов с различными типами структур и свойствами тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Харламова Ксения Ивановна

• Харламова Ксения Ивановна
• кандидат наук
• 2024

Оглавление диссертации кандидат наук Харламова Ксения Ивановна

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ МОДЕЛЕЙ, СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ ДИСПЕРСНО-НАПОЛНЕННЫХ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

1.1 Модельные и научные подходы к проектированию дисперсных структур полимерных композиционных материалов

1.1.1 Обобщенная модель структуры дисперсно-наполненных полимерных композиционных материалов

1.2 Анализ влияния дисперсных наполнителей на основные свойства полимерных композиционных материалов

1.2.1 Реологические свойства дисперсно-наполненных материалов и основные методы их переработки

1.2.2 Деформационные и физико-механические свойства дисперсно-наполненных композиционных материалов

Создание дисперсно-наполненных полимерных композиционных материалов со специальными свойствами

ГЛАВА2. ОБЪЕКТЫ, МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ПОЛУЧЕНИЯ ДИСПЕРСНО-НАПОЛНЕНЫХ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

2.1 Объекты исследования

2.2 Технология получения дисперсно-наполненных полимерных композиционных материалов с разными типами решеток и дисперсных структур

2.2.1 Проектирование дисперсных структур полимерных композиционных материалов

Получение дисперсно-наполненных полимерных композиционных материалов на основе термопластов

2.2.3 Технология получения дисперсно-наполненных полимерных композиционных материалов с разным типом структуры на основе реактопласта

2.3 Методы исследования

2.3.1 Определение плотностей дисперсных наполнителей и полимерных композиционных материалов

2.3.2 Определение максимального содержания наполнителя

2.3.3 Определение распределения частиц по размерам

Определение реологических характеристик дисперсно-наполненных полимерных композиционных материалов на основе термопластов

2.3.5 Метод испытания на растяжение по ГОСТ

ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ДИСПЕРСНЫХ НАПОЛНИТЕЛЕЙ И ПОСТРОЕНИЕ ДИСПЕРСНО-НАПОЛНЕННЫХ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ С РАЗНЫМИ ТИПАМИ РЕШЕТОК, ДИСПЕРСНЫХ СТРУКТУР И СВОЙСТВАМИ

3.1 Определение параметра максимальной плотности упаковки (куп и фт) дисперсных частиц разного размера различными методами

3.2 Исследование упаковки дисперсных наполнителей на основе диоксида кремния с разным размером частиц различными методами

3.2.1 Исследование максимального содержания дисперсных наполнителей (параметр фт) методами маслоемкости (ГОСТ 21119.8-75) и адсорбции пластификатора (ГОСТ 25699.5-90)

Исследование влияния основных характеристик дисперсного наполнителя на максимальную плотность упаковки

3.3 Моделирование, проектирование и алгоритм создания дисперсно-наполненных полимерных композиционных материалов с заданным типом структуры и свойствами

3

Построение гетерогенной структуры из дисперсной фазы наполнителя в пространстве и ее описание в параметрической форме (параметры решеток)

Построение структуры свободного объема в гетерогенной структуре дисперсного наполнителя

Построение структуры полимерной матрицы в свободном объеме и монолитном ДНПКМ

ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ С РАЗНЫМИ ТИПАМИ РЕШЕТОК И ДИСПЕРСНОЙ СТРУКТУРЫ

4.1 Реологические свойства полимерных композиционных материалов с разными типами решеток и параметрами дисперсной структуры

4.2 Физико-механические свойства дисперсно-наполненных полимерных композиционных материалов с разными размерами частиц, типом решеток и дисперсной структуры

Исследование деформационных характеристик дисперсно-наполненных полимерных композиционных материалов с разными типами решеток и дисперсных структур

Исследование прочностных характеристик дисперсно-наполненных полимерных композиционных материалов с разными типами решеток и дисперсных структур

ГЛАВА 5. ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЛЕГКИХ ВЫСОКОТЕХНОЛОГИЧНЫХ ДИСПЕРСНО-НАПОЛНЕННЫХ ТЕРМОПЛАСТОВ С ЗАДАННЫМ ТИПОМ РЕШЕТКИ, ДИСПЕРСНОЙ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВАМИ

5.1. Исследование характеристик полых стеклянных микросфер и проектирование составов облегченных полимерных композиционных материалов с разными типами решетки и дисперсной структуры

5.2. Получение и переработка полимерных композиционных материалов на основе полиэтилена низкой плотности с полыми стеклянными микросферами и разными типами решеток и дисперсных структур

5.3. Алгоритм проектирования облегченных высокотехнологичных составов дисперсно-наполненных полимерных композиционных материалов с полыми стеклянными микросферами

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Список использованных источников

Приложение А

ВВЕДЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Технология получения и моделирование высокотехнологичных и прочных наполненных полимерных композиционных материалов с различными типами структур и свойствами»

Актуальность работы

Дисперсно-наполненные полимерные композиционные материалы (ДНПКМ) нашли широкое применение в большинстве стратегически важных отраслей российской экономики и промышленности (машиностроение, авиастроение, космос, энергетика, электроника, сельское хозяйство, медицина, строительство и др.). Введение дисперсных наполнителей разной природы в полимерные матрицы различного химического строения позволяет получать ДНПКМ с комплексом уникальных технологических, эксплуатационных и специальных свойств.

В России развитие полимерных композиционных материалов является одной из важных задач. Президент РФ подписал Указ № 529 от 18 июня 2024 года «Об утверждении приоритетных направлений научно-технологического развития и перечня важнейших наукоемких технологий». В перечне технологий представлены «Технологии создания новых материалов с заданными свойствами и эксплуатационными характеристиками» (Указ часть II, п.23).

Накопленный научный и технологический опыт в области технологии переработки полимерных композиционных материалов содержит большой объем весьма разрозненной и разноречивой информации о влиянии дисперсных наполнителей на структуру и свойства полимерных композиционных материалов. На практике одновременно не удается учесть влияние формы, размера, удельной поверхности, упаковки частиц наполнителя и распределение частиц по размерам на построение гетерогенной гетерофазной структуры и свойства ДНПКМ, а также направленно проектировать составы полимерных материалов с заданным комплексом свойств.

В настоящее время предложена обобщенная модель единой структуры монолитного ДНПКМ, которая включает гетерогенную структуру решеток (КР, ТР, БК и ГР) из частиц дисперсного наполнителя, свободного объема и полимерной матрицы, представленной в виде трех функциональных

составляющих - фп = (В + М) + ©, которая позволила провести классификацию материалов по структурному принципу: высоко- (ВНС), средне- (СНС), низко-наполненные (ННС), разбавленные системы (РС) и связать ее со свойствами.

Основным параметром дисперсного наполнителя для создания гетерогенной структуры решеток различных типов и построения ДНПКМ с разными типами дисперсной структуры является максимальная плотность упаковки (куп и фт), которая зависит от многих переменных, что, несомненно, представляет актуальную задачу для проведения исследований и нахождения связи параметров решеток (7 и куп), и дисперсной структуры (В, М и 0) с комплексом технологических и эксплуатационных свойств.

Такой подход позволит разработать алгоритм и на количественном уровне решать вопросы построения структуры и рассчитывать составы ДНПКМ с заданными параметрами решеток (7 и куп), дисперсной структуры (В, М и ©) и направленно регулировать свойства, а также создавать высокотехнологичные полимерные композиционные материалы и инновационные технологии их получения с оптимальными типами решеток, дисперсной структуры и свойствами.

Степень разработанности темы

В научно-технической литературе представлено множество исследований и теоретических разработок по проектированию структуры дисперсно-наполненных полимерных композиционных материалов. Существенный вклад в описание построения дисперсных структур внесли Б. И. Шкловский, Пьер-Жиль Де Жен, И. Р. Пригожин. Дальнейшие исследования позволили накопить значительный массив экспериментальных данных в области влияния различных характеристик наполнителей на свойства ДНПКМ. Однако, несмотря на это, до настоящего времени не разработана логистика алгоритма по проектированию различных типов дисперсных структур полимерных композиционных материалов с заданным уровнем свойств.

Цель работы: разработка инновационной технологии получения высокотехнологичных и прочных дисперсно-наполненных полимерных композиционных материалов на основе моделирования и проектирования

составов с различными типами решеток и дисперсной структуры и установления зависимости технологических (реологических), деформационных и прочностных характеристик от параметров и типа структуры.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие основные научно-технологические задачи:

1. Для моделирования, проектирования и расчета составов ДНПКМ с заданным типом структуры определить основные характеристики дисперсных наполнителей промышленных марок, на примере диоксида кремния с разным размером и распределением частиц по размерам, включая наночастицы.

2. Определить максимальную плотность упаковки и содержание (параметры куп и фт) для дисперсных наполнителей на основе диоксида кремния с разным размером частиц и фракционным составом различными методами и провести их сравнительный анализ. Разработать новую методику определения максимального содержания дисперсного наполнителя (параметр фт) по маслоемкости и олигомероемкости.

3. Исследовать влияние формы, размера, удельной поверхности и фракционного состава диоксида кремния на максимальную плотность упаковки частиц (куп) и предложить технологическую классификацию дисперсных частиц по размерам (крупные, макро-, микро-, нано-) для создания ДНПКМ с разным уровнем гетерогенности и типом решетки.

4. Разработать алгоритм и провести проектирование составов ДНПКМ с различными типами решеток и дисперсных структур на основе ПЭНП, ПС, ЛПЭНП, ПС, ФАМ с учетом классификации по структурному принципу, обобщенной модели дисперсной структуры с ее описанием в терминах обобщенных (©, В, М) параметров.

5. Исследовать влияние размера, упаковки и содержания частиц SiO2, параметров и типа решетки (7, куп) и дисперсной структуры (©, В, М) на реологические свойства ДНПКМ с разным типом структуры на основе ПЭНП для создания высокотехнологичных полимерных материалов в процессах переработки, на примере литья под давлением.

6. По оптимальным технологическим режимам смешения и переработки получить стандартные образцы из ДНПКМ на различных полимерных матрицах (термопласты, реактопласты) с разными размерами частиц наполнителя, типами решеток и дисперсной структуры для проведения комплекса физико-механических исследований.

7. Изучить влияние типа решетки и дисперсной структуры, обобщенных параметров на деформационные и прочностные свойства ДНПКМ на основе ПЭНП, ЛПЭНП, ПС, ФАМ с частицами диоксида кремния разного размера. Установить оптимальный размер частиц, тип, параметры решеток и дисперсной структуры, рассчитать составы и разработать технологию получения ДНПКМ и изделий с максимальными прочностными характеристиками.

8. Разработать инновационную технологию получения высокотехнологичных легких ДНПКМ на основе полиэтилена с полыми стеклянными микросферами (ПСМС) с оптимальным типом и решетки, дисперсной структуры и свойствами.

Научная новизна работы

1. Впервые установлена связь максимально плотной упаковки (куп,т и фт) дисперсных наполнителей разного размера частиц с их маслоемкостью (олигомероемкость). Показано, что с уменьшением размера частиц наполнителя от макро- (более ~50 мкм) до нано-уровня (менее ~100 нм) маслоемкость возрастает, а максимальная плотность упаковки снижается с 0,68 до 0,10 (~7 раз). Представлена зависимость максимального содержания наполнителя в объеме (фт) от размера частиц наполнителей на основе диоксида кремния.

2. Установлена связь параметров решеток ^ и купд) дисперсных наполнителей через свободный объем с параметрами полимерной матрицы (В + М) + © в структуре обобщенной модели ДНПКМ, что позволяет создать единую структуру, описывать технологические и эксплуатационные свойства композиционных материалов как от параметров решеток из наполнителя, так и полимерной матрицы (0 и В).

3. Предложен алгоритм построения составов ДНПКМ с частицами разных размеров и различными типами решеток (КР^ТР^БК^ГР) и дисперсной

структуры (ВНС^СНС-2^СНС-1^ННС^РС). Показано, что построение всех типов структур ДНПКМ начинается с максимальной плотной упаковки Ът и куп,т (объемно-центрированная кубическая решетка - КР) и содержания (фт) дисперсного наполнителя (структура ВНС), с последующим ее расширением в результате уменьшения координационного числа решетки Ъ с 8 до 1 и содержания дисперсной фазы наполнителя в объеме (фн < фт, © > 0) при раздвижке частиц на расстояние аср и заполнения свободного объема полимерной матрицей - (В + М) +

4. Впервые экспериментально установлено, что реологические свойства ДНПКМ на основе связующих различной природы с наполнителями разного размера, формы и максимальной плотности упаковки (купт и ф™) в координатах потн = Д(©, Ъ) описываются одной обобщенной экспоненциальной кривой, отражающей параметры, тип решетки (КР, ТР, БК и ГР) и дисперсной структуры (ВНС, СНС-2, СНС-1, ННС и РС). Показано, что к высокотехнологичным материалам можно отнести ДНПКМ с типами дисперсной структуры СНС-1, ННС и РС с обобщенным параметром 0 > 0,50 и типами решеток ТР, БК и ГР с координационным числом Ъ < 4.

5. Впервые приведены зависимости деформационных и прочностных характеристик ДНПКМ на основе термопластичных и термореактивных полимерных матриц с разными размерами частиц наполнителей и удельной поверхностью в координатах параметров решеток (Ъ^ и дисперсной структуры (©). Показано, что максимальная прочность ДНПКМ достигается для оптимального типа структуры СНС-1 с © ~ 0,5-0,6 об. д. и решетки ТР с Ъ ~ 3 и 4 при введении наполнителей с диаметром частиц 0,5 - 3,0 мкм и удельной поверхностью не менее ~ 1-5 м2/г.

Практическая значимость работы 1. Разработана и внедрена новая методика определения максимальной упаковки дисперсных частиц и содержания наполнителя в ДНПКМ по сорбции жидкостей различной природы (маслоемкость, олигомероемкость). Приведены данные по маслоемкости и олигомероемкости для дисперсных наполнителей (диоксид

кремния) с разным размером частиц. Получены значения максимальной плотности упаковки дисперсных частиц диоксида кремния с разным размером частиц различными методами (по насыпной плотности, по кривой уплотнения, по пористости, по масло- и олигомероемкости) (Акт ФГБОУ ВО «РТУ МИРЭА»).

2. Получена зависимость максимальной плотности упаковки дисперсных частиц диоксида кремния от диаметра и удельной поверхности по данным маслоемкости (олигомероемкости), что позволило провести технологическую классификацию дисперсных частиц наполнителей по размерам: макрочастицы - от 10 до 50 мкм, микрочастицы - от 1 до 10 мкм, ультрадисперсные частицы - от 0,1 до 1 мкм и наночастицы - от 1 до 100 нм.

3. Согласно, предложенному алгоритму разработаны высокотехнологичные составы ДНПКМ на основе ПЭНП с полыми стеклянными микросферами (ПСМС) разной плотности для литья под давлением. Оптимальными реологическими характеристиками обладают составы ПЭНП + ПСМС с типом дисперсной структуры СНС-1, обобщенным параметром © ~ 0,5-0,6 об. д. и типом тетраэдрической решетки (ТР) с координационным числом Ъ ~ 3 и 4.

4. Разработаны составы высокопрочных ДНПКМ на основе ФАМ+БСК. Установлено, что максимальный уровень прочностных характеристик достигается при введении дисперсного наполнителя с dсp ~ 0,5 - 3,0 мкм для ДНПКМ при средне-наполненном типе дисперсной структуры (СНС-1) с 0 ~ 0,5-0,6 об. д. и тетраэдрической решетки с Ъ ~ 3 и 4.

5. Разработана оптимальная технология получения новых высокотехнологичных, высокопрочных, полимерных композиционных материалов на основе ПЭНП + ПСМС с заданным типом решетки (ТР) и дисперсной структуры (СНС-1) и переработки их в изделия с пониженной на ~20-25% плотностью, внедрение которой планируется на АО «НПО Стеклопластик» (Акт АО «НПО Стеклопластик»).

Исследования были выполнены в ФГБОУ ВО «МИРЭА - Российский технологический университет» (Институт тонких химических технологий имени

М. В. Ломоносова) на кафедре химии и технологии переработки пластмасс и полимерных композитов (ХТПП и ПК), в том числе в рамках гранта «Университетский» (НИЧ 48).

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Зависимость максимальной плотности упаковки дисперсных наполнителей от характеристик частиц (форма, размер, упаковка и т.д.), на примере диоксида кремния.

2. Моделирование и проектирование составов ДНПКМ с заданным типом решетки (КР, ТР, БК и ГР) и дисперсной структуры (ВНС, СНС, ННС и РС) и комплексом необходимых технологических и эксплуатационных свойств.

3. Обобщенные зависимости по влиянию типа решеток и дисперсной структуры, размера частиц наполнителя на реологические, деформационные и физико-механические характеристики ДНПКМ.

4. Разработка технологии и создание алгоритма получения высокотехнологичных ДНПКМ с заданным типом структур и максимальными прочностными характеристиками.

Методология и методы исследования

При выполнении работы использован комплексный подход, основанный на модельных представлениях о построении структуры монолитного ДНПКМ, с применением методик ГОСТ для определения физико-химических, реологических, технологических и физико-механических свойств ДНПКМ с разным типом структуры, а также оригинальных методов исследования для определения максимально плотной упаковки частиц в объеме.

Достоверность основных положений, выводов и рекомендаций диссертации основана на применении современных реологических и физико-механических методов анализа с использованием аналитического оборудования центра коллективного пользования «Инструментальный химический анализ и комплексное исследование веществ и материалов» и специализированной лаборатории «Химия и технология переработки пластмасс и полимерных

композитов» РТУ МИРЭА, а также математического аппарата и статистической обработки экспериментальных данных.

Личный вклад автора состоит в анализе отечественной и зарубежной научно-технической литературы по исследуемой тематике, выборе и обосновании направлений исследовательской работы, в формировании целей и задач исследований, планировании и проведении экспериментов, обработке результатов и анализе. Автором на основе моделирования проведена разработка инновационной технологии получения литьевых высокотехнологичных ДНПКМ с оптимальным типом дисперсной структуры (СНС-1).

Апробация работы

Основные положения и результаты были доложены на всероссийских и международных научно-технических конференциях: Международная молодежная конференция «Современные материалы и технологии», г. Саратов, СГТУ имени Ю.А. Гагарина, 2020; Кирпичниковские чтения - XV Международной конференции молодых ученых, студентов и аспирантов «Синтез и исследование свойств, модификация и переработка высокомолекулярных соединений», г. Казань, ФГБОУ ВО КНИТУ, 2021; XIX Международная конференция по химии и физикохимии олигомеров, секция «Олигомеры в нанотехнологиях; нанокомпозиты; двухфотонная стереолитография», ИПХФ РАН, г. Черноголовка, 2022; 16-ая Санкт-Петербургская конференция молодых ученых секция «Полимерные композиционные материалы дисперсной структуры», г. Санкт-Петербург, ИВС РАН 2022; XIX Международная научно-практическая конференция «Новые полимерные композиционные материалы. Микитаевские чтения», ЭУНК КБГУ, г. Нальчик, 2023; Девятая Всероссийская Каргинской конференция «ПОЛИМЕРЫ - 2024», МГУ им. М. В. Ломоносова, г. Москва, 2024 и ряде других международных и всероссийских конференциях.

Публикации

По теме диссертационной работы опубликован 31 печатный труд, 11 из которых в рецензируемых научных изданиях, рекомендованных ВАК при Министерстве науки и высшего образования РФ, 5 из которых в международной

базе данных Scopus, 1 в Web of science, 18 тезисов докладов в сборниках материалов Международных и Всероссийских конференций, 2 учебно-методических пособия.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, главы 1 - «Анализ моделей, структуры и свойств дисперсно-наполненных полимерных композиционных материалов», главы 2 - «Объекты, методы исследования и получения дисперсно-наполненных полимерных композиционных материалов», главы 3 - «Исследование характеристик дисперсных наполнителей и построение дисперсно-наполненных полимерных композиционных материалов с разными типами решеток, дисперсных структур и свойствами», главы 4 - «Исследование свойств полимерных композиционных материалов с разными типами решеток и дисперсной структуры», главы 5 - «Технология получения легких высокотехнологичных дисперсно-наполненных термопластов с заданным типом решетки, дисперсной структуры и свойствами», заключения и списка использованной литературы из 127 наименований, содержит 187 страниц машинописного текста, 72 рисунка, 26 таблиц и приложение (Акты).

Г Л А В А 1. АНАЛИЗ МОДЕЛЕЙ, СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ ДИСПЕРСНО-НАПОЛНЕННЫХ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

Полимерные композиционные материалы (ПКМ) в настоящее время являются одними из наиболее распространенных в промышленности пластических масс. Они нашли свое применение в качестве основных конструкционных и различных функциональных материалов, используемых в самых разных областях науки и техники: авиации, космосе, строительстве, машиностроении, легкой и пищевой промышленности, военно-промышленном комплексе и др.. Это связано не только с уникальностью их характеристик, но и с разнообразием технологий производства изделий, а также возможностью достижения уникальных свойств [24].

Одним из возможных путей развития новых материалов с заданными свойствами является разработка технологии получения высокотехнологичных и прочных дисперсно-наполненных полимерных композиционных материалов (ДНПКМ) на основе моделирования дисперсной структуры и решетки, установления связи их параметров с комплексом технологических и эксплуатационных характеристик.

В настоящее время отсутствует единая теория о физико-механических свойствах дисперсно-наполненных полимерных композиционных материалов (ДНПКМ). Накопленные экспериментальные данные по влиянию наполнителей на свойства ДНПКМ противоречивы как количественно, так и качественно, что связано с отсутствием достаточно развитого эмпирического подхода и расчетных методов, учитывающих формируемую структуру в материале. 1.1 Модельные и научные подходы к проектированию дисперсных структур

полимерных композиционных материалов

Дисперсно-наполненные полимерные композиционные материалы, благодаря возможности достижения уникальных свойств, являются незаменимыми

во многих отраслях науки и техники. В основе большинства современных технологий получения ДНПКМ лежит моделирование структуры.

В научно-технической литературе представлено множество разрозненных подходов к моделированию структур и проектированию составов дисперсно-наполненных полимерных композиционных материалов (ДНПКМ), большая часть из которых основана на математическом моделировании и параметрическом описании положения дисперсных частиц в пространстве [5].

К одному из первых способов прогнозирования свойств гетерогенных материалов можно отнести математическое описание эффективной вязкости разбавленной суспензии со сферическими частицами представленную Эйнштейном [6], основное положение которой заключается в замене неоднородной среды на однородную в процессе моделирования. Развитием предложенного подхода можно считать работы Эшелби [7], предложившим рассматривать область материалов с теми же геометрическими характеристиками, но без учета включений. На подобном принципе основано большинство формул усреднения -принимается допущение равенства энергий деформирования неоднородной и гомогенных сред. В качестве основного преимущества в работах Эшелби можно выделить предложение использовать простое интегрирование по поверхности частиц для расчета энергии деформирования.

Широкое распространение получило, так называемое, геометрическое моделирование композиционных материалов, которое заключается в описании объектов с точки зрения их геометрических свойств. Такой подход приобрел особую популярность в строительной и текстильной промышленностях [8-11].

Одно из наиболее фундаментальных обобщений для описания гетерогенной среды ввели Шкловский и Де Жен (теория перколяции и решеток). Они предложили модель бесконечного кластера (БК) из касающихся сфер, объединяющихся в цепочки. Топология дисперсной структуры согласно теории определяется значениями двух основных параметров: Ъ - координационное число и куп - плотность упаковки [12-13].

Рассмотренная в теории решеток и перколяции задача на протекание по касающимся сферам нашла свое практическое применение в описании контакта между частицами наполнителя в объеме композиционного материала [12-15].

Представленная Шкловским и Де Женом модель гетерогенной структуры легла в основу большинства разработок, связанных с дисперсно-наполненными системами, однако она обладает рядом существенных недостатков. Критическая доля объема сфер (т.е. максимальное содержание наполнителя в объеме) учитывает размер частиц по среднему значению и составляет 0,68 об. д.. Однако в работах [1516] установлено, что параметр максимального содержания наполнителя (фт) зависит от множества факторов, таких как распределение по размерам, форма, площадь поверхности, плотность, природа частиц и др.. Таким образом, при использовании максимальной плотности упаковки дисперсных частиц куп,т (фт) = 0,68 об. д. моделирование дисперсных структур с разными частицами наполнителей не будет соответствовать действительности.

Другим основным положением в моделировании композиционных материалов дисперсной структуры является теория фракталов [17]. Ее отличие заключается в возможности учета формы и поверхности дисперсных частиц наполнителей, а также полимерной прослойки между частицами в процессе моделирования ДНПКМ. В качестве примера успешного применения теории фракталов можно рассматривать исследование процесса разрушения дисперсно-наполненных высокотемпературных материалов [18-19]. К основным недостаткам теории можно отнести описание свойств, с обязательным условием прямой связи между свойствами материала и параметрами структуры, что, однако, не всегда является корректным [17].

Основываясь на теориях Шкловского-Де Жена (теории решеток, перколяций) и фрактальной геометрии Мандельброт [20] предложил моделирование структуры материалов с использованием фрактальной размерности, которая получила широкое распространение как среди российских, так и среди зарубежных ученых. В работе [21] представлена математическая модель, позволяющая оценить толщину и свойства межфазного слоя для армированных в одном направлении и

дисперсно-наполненных композитов. Наполнители и матрицы были рассмотрены с учетом фрактальной теории. Экспериментально показана возможность расчета упругих свойств композитов и прогнозирования структуры и свойств анизотропных материалов. Недостатком представленной модели является определение параметра максимальной плотности упаковки дисперсных частиц методом равномерного поиска для конкретных рассматриваемых систем, что не позволяет оценить упаковку реального наполнителя и структурообразование в ДНПКМ.

Одним из наиболее прогрессивных типов моделирования структуры композиционных материалов является компьютерное моделирование. С развитием вычислительных мощностей и их доступности проектирование с использованием программных комплексов и компьютерная симуляция поведения стали неотъемлемой частью процесса создания полимерных композиционных материалов и изделий из них.

К наиболее доступным и распространенным программным комплексам можно отнести MS Excel с дополнением XLSTAT-Pro, SPSS, STATA, STATISTICA, JMR, SYSTAT, NCSS, MINITAB, VisSim; Simulink (MATLAB), SystemBuild (MATRIXx), MathCAD, Anylogic (Model Vision Studium), MBTY, 20-sin, ITI-SIM, DyMoLa, SIMPLORER, DYNAST, hAMSter, Easy5, DASE Spartan '04, COMSOL, Hexagon Digimat, Ansys и некоторые другие [21-24].

Использование программных комплексов позволяет проектировать под конкретные инженерные и технологические задачи как изделия целиком, так и его части, а также проводить моделирование его поведения под действием различных нагрузок и внешних факторов. Моделирование структур, как правило, проводят основываясь на геометрических характеристиках объектов с использованием математической статистики [21].

Несмотря на очевидные преимущества (такие как вычислительная скорость, простота использования и др.) компьютерное моделирование обладает и рядом недостатков. Все представленные на рынке программного обеспечения продукты не учитывают влияние характеристик наполнителя (размер, форму, распределение

частиц по размерам, площадь и характер поверхности) на его упаковку, в связи с чем моделирование дисперсных структур не всегда является корректным.

Несмотря на разнообразие и множество существующих подходов к моделированию дисперсных структур композиционных полимерных материалов в настоящее время отсутствует единый алгоритм проектирования дисперсных структур и решеток, с учетом экспериментально определенного параметра максимальной плотности упаковки дисперсных частиц, позволяющий моделировать ДНПКМ с заданным уровнем технологических и эксплуатационных свойств.

Обобщенная модель структуры дисперсно-наполненных полимерных композиционных материалов

В развитии теории Шкловского - Де Жена, в качестве нового подхода к моделированию дисперсных структур в полимерных композиционных материалах была разработана и предложена обобщенная модель ДНПКМ [25].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Харламова Ксения Ивановна, 2024 год

Список использованных источников

1. Об утверждении приоритетных направлений научно-технологического развития и перечня важнейших наукоемких технологий: указ Президента Российской Федерации от 18 июня 2024 г. № 529 // Собрание актов Президента и Правительства Российской Федерации. - 2024. - № 529. - 6 с.

2. Принципы создания композиционных материалов / А.А. Берлин [и др.]. -М. : Химия, 1990. - 240 с.

3. Физические и химические процессы при переработке полимеров / М.Л. Кербер [и др.]. - СПб. : НОТ, 2013. - 318 с.

4. Михайлин Ю.А. Конструкционные полимерные композиционные материалы / Ю.А. Михайлин - СПб. : НОТ, 2008. - 820 с.

5. Липатов Ю.С. Физическая химия наполненных полимеров / Ю.С. Липатов

- М.: Химия, 1977. - 304 с.

6. Собрание научных трудов : в 4 т. Т. 3 / А. Эйнштейн ; под ред. И.Е. Тамма, Я.А. Смородинского, Б.Г. Кузнецова. - М. : Наука, 1965. - 635 с.

7. Эшелби Д. Континуальная теория дислокаций / Д. Эшелби ; пер. с англ. А.Л. Ройтбурда - М. : Издательство иностранной литературы, 1963. - 248 с.

8. Илюшина С.В. Методы оптимизации технологических процессов / С.В. Илюшина. - // Вестник Казанского технологического университета, 2014.

- №8. - С. 323-327.

9. Ясинская Н.Н. Моделирование структуры текстильных материалов для формирования слоистых композитов / Н.Н. Ясинская, А.Н. Бизюк, К.Э. Разумеев //Известия высших учебных заведений. Технология текстильной промышленности, 2018. - Т. 6. - №. 378. - С. 273-277.

10. Планирование эксперимента // StatSoft: Электронный учебник по статистике [Электронный ресурс]. - Режим доступа : http://www. statsoft. ru/home/textbook/modules/stexdes.html. 6.

11. Зедгинидзе, И.Г. Планирование эксперимента для исследования многокомпонентных систем / И.Г. Зедгинидзе. - М. : Наука, 1976. - 390 с.

12. Де Жен П. Идеи скейлинга в физике полимеров / П. Де Жен - М. Мир, 1982.

- 368 с.

13. Шкловский Б.И. / Теория протекания и проводимость сильно неоднородных сред / Б.И. Шкловский // Успехи физических наук, 1975. -Т. 117. - Вып. 3. - 401 с.

14. Бобрышев А.Н. Аналитическая оценка критического содержания элементов в задачах теории протекания / А.Н. Бобрышев, Э.Р. Галимов, Н.В. Козомазов // Вестник Казанского технологического университета, 2013. - №20. - С. 30-34.

15. Симонов-Емельянов И.Д. Расчет составов дисперсно-наполненных полимерных композиционных материалов с различными типами решеток и параметрами структур / И.Д. Симонов-Емельянов //Пластические массы, 2020. - №. 1-2. - С. 4-7.

16. Суриков, В.И. Взаимосвязь физико-механических свойств полимерного композита и фрактальной размерности структурных элементов его поверхности / В.И. Суриков, Е.А. Рогачев, А.М. Ласица // Известия высших учебных заведений. Физика : ежемесячный научный журнал, 2021. - Т. 64.

- № 7 (764). - С. 54-60.

17. Кулак М. И. Фрактальная механика материалов / М.И. Кулак. - Минск : Вышэйшая школа, 2002. - 305 с.

18. Применение методов фрактального анализа при исследовании механизмов деформирования и разрушения образцов эпоксидных полимеров под действием растягивающих напряжений / Д.А. Артамонов [и др.] // Огарёв-Online, 2020. - №. 3 (140). - 8 с.

19. Магомедов Г.М. Фрактальная модель изменения предела текучести для нано-композитов поливиниловый спирт/оксид графена. / Г.М. Магомедов, И.В. Долбин, Г.В. Козлов. // Прогрессивные технологии в современном

машиностроении. Материалы и технологии XXI века : Сборник статей XVI Международной научно-технической конференции, 2021. - С. 81-84.

20. Mandelbrot B.B. The Fractal Geometry of Nature / B.B. Mandelbrot - San Francisco, Cal-USA, N.Y.: W.H. Freeman and Company, 1982. - p. 504.

21. Габибов И.А. Формирование свойств структуры дисперсно-наполненных полимерных композитов / И.А. Габибов, О.А. Дышин, К.Б. Рустамова // Пластические массы. - 2019. - № 9-10. - С. 23- 26.

22. Иванов К.А. Обзор современных информационных систем моделирования композиционных материалов / К.А. Иванов, С.В. Федоров // Информационные технологии. Проблемы и решения, 2019. - № 1(6). - С. 126-131.

23. Наследов А. IBM SPSS Statistics 20 и AMOS: профессиональный статистический анализ данных / А. Наследов - СПб.: Питер, 2013. - 416 с.

24. Дьяконов В.П. Визуальное математическое моделирование. VisSim + Mathcad +MATLAB / В.П. Дьяконов М.: СОЛОН-Пресс, 2004. - 384 с.: ил.

25. Симонов-Емельянов И.Д. Построение структур в дисперсно-наполненных полимерах и свойства композиционных материалов / И.Д. Симонов-Емельянов // Пластические массы, 2015. - № 9-10. - С.29-36.

26. Симонов-Емельянов И.Д. Обобщенные параметры структуры, составы и свойства дисперсно-наполненных полимерных композиционных материалов со стеклянными шариками / И.Д. Симонов-Емельянов, Н.В. Апексимов, А.Ю. Зарубина // Пластические массы, 2012. -Т. 5. -С. 52-57

27. Симонов-Емельянов И.Д. Обобщенные параметры дисперсной структуры наполненных полимеров / И.Д, Симонов-Емельянов, В.Н. Кулезнев, Л.З. Трофимичева // Пластические массы, 1989. - №1. - С. 62-67.

28. Симонов-Емельянов И.Д. Структура и расчет составов дисперсно-наполненных полимерных композиционных материалов в массовых и объемных единицах / И.Д. Симонов-Емельянов // Пластические массы, 2019. - №. 5-6. - С. 9-10.

29. Симонов-Емельянов И.Д. Физико-химические основы построения структуры дисперсо-наполненных полимерных композиционных материалов и нано-композитов / И.Д. Симонов-Емельянов // МИРЭА -Российский технологический университет, 2020. - С. 1-9.

30. Нгуен Ч.Н. Расчет составов дисперсных наполненных полимерных композиционных материалов с разной структурой / Ч.Н. Нгуен, М.В. Саньярова, И.Д. Симонов-Емельянов // Тонкие химические технологии, 2020. - Т. 15. - №. 1. - С. 62-66.

31. Симонов-Емельянов И.Д. Классификация дисперсно-наполненных полимерных композиционных материалов по типу решеток и структурному принципу / И.Д. Симонов-Емельянов // Клеи. Герметики. Технологии, 2020. -Т. 1. -С. 8-13.

32. Михайлин Ю.А. Специальные полимерные композиционные материалы. / Ю.А. Михайлин - СПб. : НОТ, 2009. - 658 с.

33. El Cheikh. Numerical and experimental studies of aggregate blocking in mortar extrusion / El Cheikh, Khadija & Rémond, Sébastien & Khalil, N. & Aouad, Georges. // Construction and Building Materials, 2017. - №145. - pp. 452-463.

34. Krieger, I.M. A Mechanism for Non-Newtonian Flow in Suspensions of Rigid Spheres // I.M. Krieger, T.J. Dougherty // Transactions of the Society of Rheology, 1959. - 3(1) - P. 137-152.

35. Mewus, J. Colloidal Suspensions Rheology / J. Mewis, N.J. Wagner // Cambridge University Press, 2012. - p. 415.

36. Mooney, M. The viscosity of a concentrated suspension of spherical particles / M. Mooney // Journal of Colloid Science, 1951. - №6(2). - pp. 162-170.

37. Maron, S.H. Application of ree-eyring generalized flow theory to suspensions of spherical particles / S.H. Maron, P.E. Pierce - J. Colloid Sci., 1956. - №12. -pp. 99-107.

38. Rhodes M. J., Seville J. Introduction to particle technology. - John Wiley & Sons, 2024.

39. Mendoza, C.I. The rheology of hard sphere suspensions at arbitrary volume fractions: an improved differential viscosity model / C.I. Mendoza, I. Santamaria-Holek // J. Chem. Phys., 2009. - №130 (4). - p. 7.

40. Tanner, R.I. Review article: aspects of non-colloidal suspension rheology / R.I. Tanner // Phys. Fluids, 2018. - №30 (10). - p. 13.

41. Vand, V. Viscosity of solutions and suspensions. II. Experimental determination of the viscosity-concentration function of spherical inclusions / V. Vand // J. Phys. Colloid Chem., 1948. - №52. - pp. 300-314.

42. Ward, S.G. Studies of the viscosity and sedimentation of suspensions Part 1.— The viscosity of suspension of spherical particles / S.G. Ward, R.L. Whitmore // Br. J. Appl. Phys., 1950. - №1. - pp. 286-290.

43. Ting, A.P. Viscosity of suspensions of spherical and other isodimensional particles in liquids / A.P. Ting, R.H. Luebbers // AIChE J., 1957. - №3. - pp. 111-116.

44. Rutgers, R. Relative viscosity of suspensions of rigid spheres in Newtonian liquids / R. Rutgers // Rheol. Acta, 1962. - №2. - pp. 202-210.

45. Thomas, D.G. Transport characteristics of suspensions: VIII. A note on the viscosity of Newtonian suspensions of uniform spherical particles / D.G. Thomas // J. Colloid Sci., 1965. - №20. - pp. 267-277.

46. Chong, J.S.; Christiansen, E.B.; Baer, A.D. Rheology of concentrated suspensions. Trans. Soc. Rheol., 1968. - №12. - pp. 281-301.

47. Lewis, T.B. Viscosity of dispersed and aggregated suspensions of spheres / T.B. Lewis, L.E. Nielsen // J. Rheol., 1968. - 312. - pp. 421-443.

48. Smith, J.H. Rheology of Concentrated Suspensions of Spheres / J.H. Smith // Ph.D. Thesis, California Institute of Technology, Pasadena, CA, USA, 1972. -pp. 1195-1209.

49. Ilic, V. Viscosity of concentrated suspensions of spheres / V. Ilic, N. Phan-Thien, // Rheol. Acta, 1994. - №33. - pp. 283-291

50. Zarraga, I.E. The characterization of the total stress of concentrated suspensions of noncolloidal spheresin Newtonian fluids / I.E. Zarraga, D.A. Hill, D.T. Leighton // J. Rheol., 2000. - №44. - pp. 185-220.

51. Tanner, R.I. Scaling the normal stresses in concentrated non-colloidal suspensions of spheres / R.I. Tanner, F. Qi; S. Dai // Rheol. Acta, 2013. - 52. -pp. 291-295.

52. Boyer, F. Unifying suspension and granular rheology / F. Boyer, E. Guazzelli, O. Pouliquen // Phys. Rev. Lett., 2011. - №107. - p. 5

53. Wilms, P. Macroscopic rheology of non-Brownian suspensions at high shear rates: The influence of solid volume fraction and non-Newtonian behaviour of the liquid phase / P. Wilms, J. Hinrichs, R. Kohlus // Rheol. Acta, 2022. - №61.

- pp. 123-138

54. Van der Waarden, M. Viscosity and electroviscous effect of emulsions / M. Van der Waarden // J. Colloid Sci., 1954. - №9. - pp. 215-222.

55. Jones, A.A.R. The rheology of a concentrated colloidal suspension of hard spheres / A.A.R. Jones, B. Leary, D.V. Boger // J. Colloid Interface Sci., 1991.

- №147. - pp. 479-495.

56. Jones, A.A.R. The rheology of a sterically stabilized suspension at high concentration / A.A.R. Jones, B. Leary, D.V. Boger // J. Colloid Interface Sci., 1992. - №150. - pp. 84-96.

57. Weiss, A. Comparison of the effective radius of sterically stabilized latex particles determined by small angle X-ray scattering and by zero shear viscosity / A. Weiss et al. - 1998. - №14. - pp. 5083-5087.

58. De Kruif, C.G. Hard sphere colloidal dispersions: Viscosity as a function of shear rate and volume fraction / C.G. De Kruif et al. // J. Chem. Phys., 1985. -№83. - pp. 4717-4725.

59. Van der Werff, J.C. Hard-sphere colloidal dispersions: The scaling of rheological properties with particle size, volume fraction, and shear rate / J.C. Van der Werff, C.J. De Kruif // J. Rheol., 1989. - №33. - pp. 421-454.

60. Rodriguez, B.E. Binary mixtures of monodisperse latex dispersions. Viscosity / B.E. Rodriguez, E.W. Kaler, M.S. Wolfe // Langmuir, 1992. - №8. - pp. 23822389.

61. Shikata, T. Viscoelastic behavior of concentrated spherical suspensions / T. Shikata, D.S. Pearson // J. Rheol., 1994. - №38. - pp. 601-616.

62. Nguyen, C.T. Temperature and particle-size dependent viscosity data for water-based nanofluids-hysteresis phenomenon / C.T. Nguyen et al. // Int. J. Heat Fluid Flow, 2007. - №28. - pp. 1492-1506.

63. Nguyen, C.T. Viscosity data for Al2O3 nanofluidhysteresis: Is heat transfer enhancement using nanofluids reliable? / C.T. Nguyen et al. // Int. J. Therm. Sci., 2008. - №47. - pp. 103-111.

64. Ghanaatpishehsanaei, G. Rheology of suspensions of solid particles in liquids thickened by starch nanoparticles / G. Ghanaatpishehsanaei, R. Pal // Colloids Interfaces, 2023. - №7. - p. 52.

65. Pal R. Recent progress in the viscosity modeling of concentrated suspensions of unimodal hard spheres / R. Pal // ChemEngineering, 2023. - V. 7. - №. 4. - p. 70.

66. Тагер А.А. Физико-химия полимеров [Текст]: учебное пособие / А.А. Тагер. - 2-е изд. - М.: Химия, 2024. - 546 с.

67. Баженов С. Л. и др. Механические свойства однородно деформирующегося термопластичного полимера, наполненного частицами эластомера // Высокомолекулярные соединения. Серия А., 2002. - Т. 44. - №. 11. - С. 1999-2007.

68. Bazhenov S. Fillers: their effect on the failure modes of plastics / S. Bazhenov // Plastics Additives: An AZ reference, 1998. - С. 252-259.

69. Monakhova K.Z. et al. Effect of the Size of Particles on Their Adhesion in Composite Polypropylene/SiO2 / K.Z. Monakhova et al. // Polymer Science, Series A., 2021. - V. 63. - pp. 162-171.

70. Гаджиев А.А. Технологические способы повышения механических

характеристик композиционных полимерных материалов / А.А. Гаджиев,

177

A.С. Кононенко, А.М. Орлов // Вестник ФГОУ ВПО МГАУ, 2009. - №2. -С. 70-73.

71. Блохин А.Н. Влияние нано-дисперсных частиц на прочностные свойства полимерных матриц / А.Н. Блохин, В.П. Таров, М.С. Толстых // Вестник ТГТУ, 2012. - №3. - с. 737-741

72. Ищенко Н.Я. Влияние размера частиц наполнителя на деформационно-прочностные свойства композиционного материала на основе модифицированного полипропилена / Н.Я. Ищенко, Д.И. Фаттаева, А.М. Гулиев // Sciences of Europe, 2021. - №68-2. - С. 13-17.

73. Серенко О.А. Влияние размера частиц на форму образующихся дефектов в дисперсно наполненном композите / О.А. Серенко [и др.] // Высокомолекулярные соединения. Серия А, 2005. - Т. 47. - №. 1. - С. 6472.

74. Волков, Г.М. Зернистый наполнитель композиционных материалов [Текст]. / Г.М. Волков; под ред. Кузнецова В.А. - М. : МАМИ, 2015 - 22 с.

75. Серенко О.А. Пластично-пластичный переход в дисперсно-наполненных композитах на основе термопластичных полимеров / О.А. Серенко, Г.П. Гончарук, С.Л. Баженов // ВМС. Серия А, 2006. - №6. - С. 959-969.

76. Караева А.А. Деформационные свойства и механизм разрушения композитов на основе полиэтилена и эластичного наполнителя / А.А. Караева, Г.П. Гончарук, О.А. Серенко // Преподаватель XXI век, 2009. -№4-1. - С. 199-205.

77. Ричардсон М. Промышленные полимерные композиционные материалы / М. Ричардсон [и др.]; под. Ред. М. Ричардсона // М. : Химия, 1980. - 472 с.

78. Киселева О.А. Полиструктурная теория прочности композиционных материалов / О.А. Киселева // Тамбов: ТГТУ, 2013. - 22 с.

79. Соломатов В.И. Статистические закономерности разброса значений долговечности и необратимость разрушения полимерных композитов. /

B.И. Соломатов, А.Н. Бобрышев, А.П. Прошин // ИВУЗ: Строительство. Новосибирск, 1983. - №2. - С 20-25.

80. Севостьянов А.В. Процесс трещинообразования в композитных материалах / А.В. Севостьянов, Т.И. Горохов // Kazakhstan Science Journal, 2020. - Т. 3, № 10(23). - С. 57-62.

81. Баженов Ю. М. Системный анализ в строительном материаловедении: монография / Ю. М. Баженов [и др]- М. : МГСУ. Библиотека научных разработок и проектов, 2012. - 432 с.

82. Севостьянов, А.В. Процесс трещинообразования в композитных материалах / А. В. Севостьянов, Т. И. Горохов // Kazakhstan Science Journal, 2020. - Т. 3, № 10(23). - С. 57-62.

83. Серенко О.А. Пластично-пластичный переход в дисперсно-наполненных композитах на основе термоплачтиных полимеров / О.А. Серенко, Г.П Гончарук., С.Л Баженов // Высокомолекулярные соединения, Серия А, 2006. - Т. 48, № 6. -С. 959-969.

84. Серенко О.А. Влияние деформационного упрочнения термопластичной матрицы на свойства композита с эластичным наполнителем / О.А. Серенко, В.С. Авинкин, С.Л. Баженов // Высокомолекулярные соединения, Серия А, 2002. - Т. 44, № 3. - С. 457-464.

85. Серенко О.А. Течение высоконаполненных композиций термопластичный полимер-дисперсный эластичный наполнитель / О.А. Серенко [и др.] // Высокомолекулярные соединения, Серия А, 1998. - Т. 40, № 7. - С. 11861190.

86. Серенко О.А. Особенности разрушения композитов на основе полиэтилена и эластичных частиц / О.А. Серенко [и др.] // Журнал Технической Физики, 2009. - Т. 79, № 6. - С. 92.

87. Баженов С.Л. Критерий появления ромбовидных (diamond) пор в дисперсно наполненных полимерах / С.Л. Баженов [и др.] // Доклады академии наук. Федеральное государственное бюджетное учреждение «Российская академия наук», 2003. - С. 336-340.

88. Гончарук Г.П. Влияние концентрации частиц резины на механизм

разрушения наполненного полипропилена / Г.П. Гончарук [и др.] //

179

Высокомолекулярные соединения, Серия А, 2003. - Т. 45, № 6. - С. 970977.

89. Дубникова И.Л. Влияние добавки октаметилциклотетрасилоксана на деформационное поведение дисперсно-наполненных полиолефинов / И.Л. Дубникова [и др.] // Высокомолекулярные соединения. Серия А, 1995. - Т. 37, № 9. - С. 1535-1544.

90. Серенко О.А. Влияние размера частиц на форму образующихся дефектов в дисперсно наполненном композите / О.А. Серенко, С.Л. Баженов, И.Н. Насруллаев // Высокомолекулярные соединения, 2005. - Т. 47 №1. - С. 6472.

91. Dubnikova I.L. Mechanisms of participate filled polypropylene finite plastic deformation and fracture / I.L. Dubnikova, V.G. Oshmyan, A.Y. Gorenberg // J. Mater. Sci., 1997. - Vol. 32, № 6. - pp. 1613-1622.

92. Серенко О.А.. Деформационные свойства полиэтилена средней плотности, наполненного частицами резины / О.А.Серенко, С.Л. Баженов, И.Н Насруллаев // Высокомолекулярные соединения, Серия А, 2003. - Т. 45, № 5. - С. 759-766.

93. Козлов Г. В., Яновский Ю. Г., Липатов Ю. С. Фрактальный анализ структуры и свойств межфазных слоев в дисперсно-наполненных полимерных композитах //Механика композиционных материалов и конструкций. - 2002. - Т. 8. - №. 1. - С. 111-149.

94. Серенко О.А. Влияние размера частиц на форму образующихся дефектов в дисперсно наполненном композите / О.А. Серенко, С.Л. Баженов, И.Н. Насруллаев // Высокомолекулярные соединения, 2005. - Т. 47 №21. - С. 6472.

95. Wu C. L. et al. Tensile performance improvement of low nanoparticles filled-polypropylene composites //Composites science and technology. - 2002. - Т. 62. - №. 10-11. - С. 1327-1340.

96. Колосова А.С. Наполнители для модификации современных полимерных

композиционных материалов / А.С. Колосова [и др.] // Фундаментальные

180

исследования, 2017. - №. 10-3. - С. 459-465.

97. Mazitova A.K. Fillers for polymer composite materials / A.K. Mazitova et al. // Nanotekhnologii v Stroitel'stve, 2022. - Vol. 14. - №. 4. - pp. 294-299.

98. Мазитова А.К. Наполнители для полимерных композиционных материалов / А.К. Мазитова [и др.] // Нано-технологии в строительстве: научный интернет-журнал. - 2022. - Т. 14. - №. 4. - С. 294.

99. Gupta N. Applications of polymer matrix syntactic foams / N. Gupta et al. // Jom., 2014. - Vol. 66. - pp. 245-254.

100. Ali M. A review on syntactic foams processing, preparation and applications / M. Ali et al. // Proceedings of the International Conference on Mechanical Engineeringand Renewable Energy. - 2019. - p. 6.

101. Salleh Z. Study on compressive properties of syntactic foams for marine applications / Z. Salleh, M. M. Islam and H. Ku // Journal of Multifunctional Composites, 2014. - Vol. 2 - №1. - pp. 21-27.

102. Трофимов А.Н. Характеристики полых стеклянных микросфер и проектирование легких полимерных композиционных материалов различного состава и дисперсной структуры / А.Н. Трофимов [и др.] // Известия Национальной академии наук Беларуси. Серия химических наук, 2023. - Т. 59. - №. 1. - С. 56-66.

103. Трофимов А.Н. Получение и переработка полимерных композиционных материалов с полыми стеклянными сферами и разными типами дисперсных структур / А.Н. Трофимов [и др.] //Пластические массы, 2023. - №. 11-12. - С. 8-12.

104. Технический лист. Полые стеклянные микросферы / [Электронный ресурс] // НПО Стеклопластик : [сайт]. — URL: https://npo-stekloplastic.ru/wp-content/uploads/tehnicheskij-list_mikrosfery.pdf (дата обращения: 21.08.2024).

105. Трофимов А.Н. Морфология и свойства полых стеклянных микросфер. Часть 1. О размерах промышленных полых стеклянных микросфер / А.Н.

Трофимов [и др.] //Пластические массы, 2020. - Т. 1. - №. 11-12. - С. 1519.

106. Плешков Л. В. Морфология и свойства полых стеклянных микросфер. Часть 2. О взаимосвязи геометрии полых стеклянных микросфер и их потребительских свойств / Л.В. Плешков [и др.] //Пластические массы, 2021. - №. 1-2. - С. 33-37.

107. Горенберг А.Я. Морфология и свойства полых стеклянных микросфер. Часть 3. О толщине стенок промышленных полых стеклянных микросфер / А.Я. Горенберг [и др.] //Пластические массы, 2021. - №. 3-4. - С. 32-36.

108. Трофимов А. Н., Плешков Л. В., Байков А. В. Морфология и свойства полых стеклянных микросфер. Часть 4. О кинетике разрушения полых стеклянных микросфер под действием гидростатического давления и методах повышения их прочности //Пластические массы. - 2021. - №. 5-6. - с. 44-46.

109. Shunmugasamy, V. C. Thermal expansion behavior of hollow glass particle/vinyl ester composites / D. Pinisetty, and N. Gupta. // Journal of Materials Science, 2012. - №47(14). - pp. 5596-5604.

110. Bardella, L. A critical evaluation of micromechanical models for syntactic foams / L. Bardella et al. // Mechanics of Materials, 2012. - Vol. 50. - pp. 53-69.

111. Porfiri, M. Effect of volume fraction and wall thickness on the elastic properties of hollow particle filled composites / M. Porfiri, N. Gupta // Composites Part B: Engineering, 2009. - Vol. 40(2). - pp.166-173.

112. Poveda R.L. Carbon nanofiber reinforced syntactic foams: degradation mechanism for long term moisture exposure and residual compressive properties / R.L. Poveda, G. Dorogokupets, N. Gupta // Polym Degrad Stab., 2013. - Vol. 98(10). - pp. 2041-2053.

113. Chen M.Y. Replication of lightweight mirrors / M.Y. Chen, L.E. Matson, H. Lee, and C. Chen // Proc. SPIE 7425, Optical Materials and Structures Technologies IV, 2009. - p. 9.

114. Matson L.E. Advances materials and process for large, lightweight spacebased mirrors / L.E. Matson, D.H. Mollenhauer // The AMPTIAC Quarterly, 2004. -Vol. 8. - №1. - рp. 67-74.

115. Vining S.D. Multicomponent composites and their application in replica mirrors for lightweight space-based optics / S.D. Vining, P.J. Hood // Proc. SPIE 5166, UV/Optical/IR Space Telescopes: Innovative Technologies and Concepts, 2004. - Vol. 5166. - pp. 238-246.

116. R.L. Van Auken, U.S. patent 4,065,150 A (1977).

117. G.W. Filice and E.H. Hoyt, Jr., U.S. patent 4,819,608A (1989).

118. Cravens, T. E. Syntactic Foams Utilizing Saran Microspheres / T.E. Cravens // Journal of Cellular Plastics, 1973. - Vol. 9(6). - pp. 260-267.

119. Green D.W. Wood Handbook: Wood as an Engineering Material / D.W. Green, J.E. Winandy, and D.E. Kretschmann // Madison, WI: Forest Products Laboratory, 1999. - pp. 1-45.

120. Anderson, T.F. Castable, sprayable, low density foams and composites for furniture, marble, marine / T.F. Anderson, H.A. Walters, and C.W. Glesner // Journal of Cellular Plastics, 1970. - Vol. 6. - pp. 171-178.

121. Реологические свойства термопластов. Лабораторный практикум по курсу ОТПП. М.: МИТХТ, 2010. - С.52

122. ГОСТ 11262 - 2017. Пластмассы. Метод испытания на растяжение

123. Крыжановский, В. К. Технология полимерных материалов: Синтез, модификация, стабилизация, рециклинг, экологические аспекты: Учебное пособие / Крыжановский В.К., Николаев А.Ф., Бурлов В.В. - СПб : Профессия, 2011. - 536 с. - ISBN 978-5-93913-152-0. - Текст : электронный

124. Кац Г. С., Милевски Д. В. Наполнители для полимерных композиционных материалов: справочное пособие //М.: Химия. - 1981.

125. Haruki S. et al. Viscosity estimation of spherical particles dispersed suspension //High Temperature Materials and Processes. - 2011. - Т. 30. - №. 4. - С. 405409.

126. Баранов А.Б. Проектирование дисперсной структуры и технология получения высокотехнологичных литьевых композиционных материалов на основе отечественного полисульфона: дис. канд. техн. наук.- М., 2022.-Режим доступа: https://www.mirea.ru/upload/medialibrarv/ff7/b7nrvpi22sayef525gr5ymd2mqo t8t30/Baranov-dissertatsiya.pdf

127. Трофимов Н. Н., Канович М. З. Основы создания полимерных композитов //НН Трофимов, МЗ Канович. - 1999. - С. 539.

Приложение А

©

Российская Федерация АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО

«НПО Стеклопластик имени Н.Н. Трофимова»

(АО «НПО Стеклопластик»)

Россия, 141551. Московская обл., г.о. Солнечногорск, рп Андреевка, к. ЗА

ОКПО 18087444, ОГРН 1035008852097, ИНН 504400003е/КПП 660850001

JSC'NPO Stekloplastic"

Russia, 141551, Moscow Region, Solnechnogorsk, Andreevka, ЗА

тел./ tel: [phone] факс/fax: [phone]

www.npo-stekloplastic.ru

e-mail: [e-mail]

УТВЕРЖДАЮ

Генеральный деректор AO «НПО Стеклопластик» ■■S " А.Н. Трофимов

«' »<•>'/,/..:,Лу 2024г.

* '..■■ '

ТЕХНИЧЕСКИЙ АКТ

об использовании в АО «НПО Стеклопластик» результатов диссертационной работы Харламовой К.И.

В АО «НПО Стеклопластик» при создании нового производства легких высокотехнологичных дисперсно-наполненных полимерных композиционных материалов (ДНПКМ) на основе полых стеклянных микросфер различных марок и полимерных термопластичных матриц использованы основные результаты, полученные в диссертационной работе Харламовой К.И. на тему «Технология получения и моделирование высокотехнологичных и прочных наполненных полимерных композиционных материалов с различными типами структур и свойствами» выполненной на кафедре ХТПП и ПК, институт тонких химических технологий имени М. В. Ломоносова РТУ МИРЭА.

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «МИРЭА - Российский технологический университет»

РТУ МИРЭА

просп. Вернадского, д. 78, Москва, 119454 тел.: [phone], факс: [phone] e-mail: [e-mail], http://www.mirea.nj

АКТ

об использовании результатов диссертационной работы Харламовой К.И. в учебном и научно-исследовательском процессах

В РТУ МИРЭА успешно внедрена в учебный процесс (с 2021 уч. года) методика определения максимальной плотности упаковки дисперсных частиц по маслоемкости (олигомероемкости), разработанная на кафедре ХТПП и ПК при выполнении Харламовой К.И диссертационной работы «Технология получения и моделирование высокотехнологичных и прочных наполненных полимерных композиционных материалов с различными типами структур и свойствами», которая используется в лабораторных работах по дисциплинам «Структурообразование в полимерных композиционных материалах» и «Физико-химические основы создания суперпрочных композиционных материалов и нанокомпозитов» Направлений подготовки бакалавриата 18.03.01 «Химическая технология» по профилю «Химическая технология и переработка полимеров» и магистратуры 18.04.01 «Химическая технология» по профилю «Химия, технология и инжиниринг полимерных материалов и суперпрочных армированных пластиков».

Методика представлена в лабораторном практикуме «Физико-химические параметры дисперсных наполнителей для создания дисперсно-наполненных полимерных композиционных материалов и нанокомпозитов заданной структуры» (К. И. Харламова — М.: РТУ МИРЭА, 2021).

Определение параметра максимальной плотности упаковки дисперсных частиц по разработанной методике было использовано при выполнении ряда научно-исследовательских работ и ВКР: 45 - выпускных квалификационных работ бакалавров, 11 - магистерских диссертаций и 9 - научных трудов (статьи и тезисы докладов).

Новая методика позволила получить экспериментальные данные на базе мегалаборатории «Центр аддитивных полимерных технологий» (кафедра ХТПП и ПК), которые были положены в основу разработки нев^-^н^окотехнологичньк составов дисперсно-наполненных полимерных материа^^дая технологий.

Первый проректор РТУ МИРЭА

г. Москва

4иОИЛ 2024 г.

Н.И. Прокопов