CC BY
7УДК 620.22:621:539.3
свойства эпоксидиановых связующих, модифицированных полиметилен-л-трифенилборатом и наноча-стицами различной природы
Е.С. Ананьева, М.А. Ленский, И.С. Ларионова, В.Н. Беляев, А.В. Ишков
Исследованы физико-химические характеристики и механические свойства промышленных эпоксидных связующих ЭД-20, ЭД-22, модифицированных полиметилен-п-трифенилборатом (ПМТФБ), углеродными наночастицами УДА, УДАГ, а также нанодисперс-ным оксидом алюминия (Л120з), после их отверждения аминной и ангидридной системами. Установлено, что при модификации смолы ЭД-22 ПМТФБ в полимерной матрице происходит образование гетероблочной структуры а при модификации смолы ЭД-20, ЭД-22 наночастицами наблюдается уменьшение ударной вязкости и тангенса угла механических потерь и увеличение динамического модуля упругости с ростом доли наноразмерных частиц и увеличением фрактальной размерности получающихся нанокомпозитов.
Ключевые слова: эпоксидная диановая смола, полиметилен-п-трифенилборат, терморе-актопласт, нанокомпозит, структура материала, наполнитель, фрактал, фрактальная размерность, кластер.
Из применяемых в настоящее время термореактивных полимерных матриц наиболее высокими прочностными и адгезионными показателями обладают эпоксидные диановые смолы (ЭД), но и их свойства далеки от требуемых для полной реализации потенциальных возможностей соответствующих композитов. Традиционные подходы к оптимизации их структуры и свойств уже практически исчерпаны [1].Одним из путей, который позволяет расширить диапазон эксплуатационных характеристик эпоксидной полимерной матрицы, является применение в качестве ее модификаторов различных полимеров, иногда даже эластомеров или термопластов [2]. Другими преспективными модификаторами эпоксидных диановых связующих являются наноразмерные частицы, наиболее доступными из которых и производимыми в промышленных масштабах являются детонационные наноуглероды и наноалмазы [3].
Ранее [4], нами был синтезирован и исследован термостойкий боросодержащий полимер, обладающий повышенной адгезией и способный совместно отверждаться с эпоксидными диановыми смолами в присутствии аминной системы - полиметилен-п-трифенилборат (ПМТФБ), а также были исследованы и некоторые свойства стеклопластиков, полученных на основе смесей ЭД+ПМТФБ [5].
Особенностью детонационных наноугле-родов и наноалмазов является то, что вследствие малых размеров они имеют высокую величину удельной поверхности (270-500
2
м /г) и поэтому с одной стороны проявляют повышенную активность по отношению к от-верждаемым полимерными матрицам, а с другой - склонны к агломерации, агрегированию, самосборке, что неизбежно приводит к функционализации полимерного материала [6].
Известно, что создание функциональных и «интеллектуальных» материалов (Smart materials) требует обеспечения такой структуры, которая обладала бы способностью выполнять взаимосвязанные функции ее самоуправления [7]. Фрактальная структура материала, если ее рассматривать в рамках системного подхода, обладает одновременно динамичностью и информационными свойствами, и способна естественным образом обеспечивать синергетическое взаимодействие структуры и свойств материала [8].
На современном этапе технологического развития России особую роль приобрели технологии наноуровня [9]. Не стали здесь исключением и полимерные композиты. Благодаря высокой удельной поверхности (до 500 м2/г и более), наночастицы, используемые для дисперсного наполнения полимерных матриц, при их объемном содержании 0,01-1 %, процента способны активно модифицировать полимер, что, к тому же, оправдано экономически. Полимерные композиционные материалы, в которых размер частиц наполнителя составляет 0,1-100 нм, и в которых заметные эффекты изменения структуры
и свойств при введении наночастиц проявляются при их низком (до 1 %) содержании в полимерной матрице, стали называть полимерными нанокомпозитами [10].
Компонентам нанокомпозитов (матрице, отдельным частицам наполнителя и их агрегатам) присущи фрактальные свойства, то есть они являются фрактальными объектами. Следовательно, одним из возможных подходов при изучении наполненных полимерных нанокомпозитов и модифицированных полимерных матриц может быть одновременное использование методов фрактальной физики и принципа мультифрактального формализма, получивших в последнее время широкое распространение [11, 16, 17].
Цель настоящей работы состояла в исследовании свойств эпоксидных диановых связующих (ЭД-20, ЭД-22), модифицированных ПМТФБ и наночастицами различной природы (УДА, УДАГ, Al2O3), а также применение положений фрактально-кластерного подхода для анализа возможных структур, объяснения и прогнозирования физико-механических свойств образующихся при этом полимерных нанокомпозитов.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
В качестве полимерных матриц были исследованы составы холодного отверждения на основе промышленных эпоксидиановых смол ЭД-20 и ЭД-22 (ГОСТ 10587-84), их смесей с полиметилен-л-трифенилборатом, и смесей с наночастицами различной химической природы.
Полиметилен-л-трифениловый эфир борной кислоты получали двухстадийным синтезом из борной кислоты, фенола и триоксиме-тилена по методике, описанной в [4].
В качестве наномодификаторов эпоксидных связующих использовали детонационные продукты УДАГ и УДА, производимые ОАО ФНПЦ «Алтай» (г. Бийск) [12], а также ультрадисперсный порошок А1203 с 0 80-100 нм, производства ПЛ УДМ СФУ (г. Красноярск).
Расчетное количество ПМТФБ или на-номодификатора вводили в смолу в растворе растворителя или ускорителя, после чего проводили его ультразвуковое диспергирование на установке МУЗА-0,4/22 при акустической мощности 0,04 - 0,08 кВт на частоте 22 кГц.
УДАГ - это порошкообразный алмазоугле-родный композит с долей алмазной фазы 40%. Алмазные ядра окружены переходной углеродной оболочкой,. Удельная поверхность образца 440 м 2/г. Продукт УДА на 99% 60
состоит из алмазной фазы и получен в результате жидкофазного термоокисления УДАГ серно-азотными составами. Выделен в виде порошка из реакционных сред технологиями ультрафильтрации и глубокой очистки [8]. Удельная поверхность УДА составляет 230 м 2/г.
Все порошки наномодификаторов являются полидисперсными, в них присутствует три уровня агрегации - 4-6 нм, 10-60 нм, 300 нм; доля алмазной фазы по отношению к общему углероду 45-55 %, плотность пикномет-рическая УДА и УДАГ составляет 3,3 г/ см3, порошки седиментационно устойчивы, скорость осаждения 0,6-0,9 мкм/мин;
В качестве отвердителя ЭД-22 использован отвердитель «Арамин» (производство ОАО НПО «Стеклопластик», п. Андреевка, Московская обл.). «Арамин» помимо -NH2 функциональных групп содержит большое количество полярных сложноэфирных, карбоксильных и гидроксильных групп, что предопределяет эффективное межмолекулярное взаимодействие не только за счет химических, но и физических связей [13].
В качестве отвердителя ЭД-20 использовали изометилтетрагидро-фталевый ангидрид (ИМТГФА) (ТУ 38.103149-85), совместно с ускорителем УП 606/2 (ТУ 6020981735-96), взятых в соотношении к смоле 100:81:0,3 весовых частей.
Готовую смесь ЭД, ПМТФБ, наночастиц, ускорителя и отвердителя заливали во фторопластовые формы, позволяющие изготавливать образцы нанокомпозитов для испытаний физико-механических свойств по ГОСТ 1497-61, 2055-43 и ГОСТ 9454-78, которые отверждали в печи по известным режимам [14].
Для измерений ЛКР и температур стеклования были приготовлены цилиндрические образцы холодного отверждения диаметром 8 мм и высотой 15 мм. Условия холодного отверждения: температура 22 ± 2 оС, время полимеризации 7 сут. Теплота полимеризации рассчитывалась по кривым ДТА образа в процессе его динамического нагрева с линейной скоростью изменения температуры 10 оС/мин. (дериватограф Shimadzu).
Механические характеристики полученных нанокомпозитов исследовали на разрывной машине INSTRON 33600. Микрофотографии структуры материала и поверхности его разрушения получали на растровом электронном микроскопе JEOL JSM 6700F при ускоряющем напряжении 5 и 15 кВ.
Фрактальные характеристики структуры материала, полимерной матрицы и поверхности разрушения определяли по электронным микрофотографиям с помощью оригинальной программы для ЭВМ FracDim по методике, изложенной в [15].
ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
Сначала для исследований нами были приготовлены образцы отвержденных композиций с гомополимерной матрицей в состав которых, помимо эпоксидной смолы и ПМТФБ, входил пластификатор «Лапралат» (1-2 %) и до 5 % отвердителя «Арамин» [3, 13].
Содержание микромодификаторов УДАГ и УДА составляло 0,2; 0,45; 0,75; и 1,5 % масс. Так как углеродные наноматериалы в вышеуказанных компонентах не растворяются, но при обработке ультразвуком образуют устойчивые коллоидные системы, то предварительно осуществляли ультразвуковое диспергирование нанопорошков УДАГ и УДА в порции отвердителя, которую затем вводили в материал [14].
Часть I. Модификация ЭД-связующих ПМТФБ. Известно, что при отверждении эпоксидных смол аминными отвердителями в образующемся полимерном материале, помимо основной линейной или слаборазветв-ленной структуры, образуются блоки сетчатого строения [13]. Это объясняет более высокую термостойкость таких материалов. Формирование сетчатого полимера в этом случае идет только за счет реакционных центров эпоксидианового олигомера. Особенностью отверждения эпоксидных композиций является и одновременное протекание процессов химического и физического пространственного структурирования.
При введении же ПМТФБ в эпоксидную матрицу и их совместном отверждении формирование развитой трехмерной структуры блок сополимера осуществляется за счет нелинейного строения как мономерных звеньев, так и разветвленной олигомерной цепи бор-полимера (I).
Поэтому кинетическая жесткость и степень сшивки таких блоков на единицу цепи будет гораздо более высокой, чем гомоэпок-сидного полимера, отвержденного аминами.
В тоже время присутствие ароматических циклов, увеличивает как внутрицепную, так и межцепную жесткость сетчатого полимера, что увеличивает масштаб кинетических еди-
ниц сегментального движения и приводит к росту диссипативных свойств матрицы. Это способствует повышению когезионной и адгезионной прочности получаемых из таких полимеров композиций [3, 5].
I
На окончательный механизм структурирования эпоксидных смол в присутствии ПМТФБ может оказывать влияние и наличие в полимерной матрице наноразмерных частиц, которые содержит на поверхности функциональные полярные группы аналогичные группам отвердителя «Арамин».
Такие данные можно получить, исследуя результаты термического анализа отвер-ждаемых составов. Однако полученные нами результаты показывают, что при введении в гомоэпоксидную композицию продукта УДАГ существенных изменений теплоты полимеризации не наблюдается.
Часть II. Модификация ЭД-связующих наночастицами. Совсем иначе проявляет себя при отверждении материал, содержащий наноалмаз - УДА. Для образцов, полученных отверждением чистого ЭД-22 с наполнителем УДА с увеличением доли наполнителя до 1% масс., теплота полимеризации уменьшается на 25 % относительно исходной композиции.
Теплота полимеризации исходной композиции составляет 1,350 кДж/г, для композиции с концентрацией УДА 0,75 % G = 1,110 кДж/г, а при содержании УДА 1,5% G = 0,998 кДж/г.
Влияние нанодисперсной фазы углеродов на температуру стеклования гомоэпоксидной матрицы представлено на рисунке 1.
Однако при проведении термомеханического анализа образцов холодного отверждения было установлено, что введение нанодисперсной фазы не изменяет значений коэффициента линейного расширения полимера в диапазоне температур 70-200 оС.
Наличие двух этапов структурирования материала свидетельствует о влиянии нано-дисперсных фаз на механизм полимеризации, причем при увеличении концентрации частиц наблюдается смещение температуры стеклования в сторону ее увеличения.
25 -I-1-1-1
0 0,5 1 1,5
Концентрация, % масс.
—•— Т (УДАГ) 1 —■— (УДАГ)Т2 —Л—Т1 (УДА)1 X Т (УДА) 2
Рисунок 1 - Зависимость температуры стеклования гомоэпоксидной матрицы от концентрации и вида наполнителя
Для оценки эффективности микромодификации смеси олигомеров ЭД-22 и ПМТФБ детонационными наноуглеродами и наноал-мазами проводили механические испытания композитов.
В таблице 1 представлены результаты испытаний образцов на растяжение, сжатие и ударную вязкость.
Таблица 1 - Физико-механические харакери-стики материалов
Известно, что при отверждении эпоксидной смолы формируется микрогетерогенная структура глобулярного типа, образование которой начинается уже в жидкой фазе на начальных стадиях отверждения и зависит от состава композиции и условий отверждения. Присутствие наноразмерной углеродной фазы модифицирует процесс формирования глобул, что приводит к дополнительному микроструктурированию, протекающему в две стадии.
Полимеризация гомоэпоксидного олиго-мера протекает без фазового расслоения композиции. Вероятно, что микрогетероген-
ный характер холодного отверждения в данном случае обусловлен локализацией геле-образования в области наночастиц, а функциональные группы поверхности наночастиц инициируют реакцию полимеризации.
Анализ результатов физико-
механических испытаний материалов, полученных отверждением смеси ЭД-22 и ПМТФБ показывает, что введение ультрадисперсных частиц в малых концентрациях позволяет повысить ударную вязкость смешанной матрицы на 25-50 %, т.е. происходит увеличение демпфирующих характеристик материала. Подтверждается тот факт, что ультрадисперсные частицы способны эффективно сдерживать рост трещин, положительно влиять на процессы структурообразования в матрице, и, в то же время, не приводить к возникновению новых концентраторов напряжений [2, 6].
Однако положительный эффект упрочнения нам удалось получить не для всех мик-ромодифицированных систем [3]. Так, наполнение гомоэпоксидного связующего частицами оксида алюминия не привело к положительным эффектам, а в системе с УДАГ наблюдалось ухудшение характеристик при любых степенях наполнения. Подобное отклонение может быть объяснено влиянием повышенной агрегации частиц наполнителя, плохой совместимостью наполнителя с композицией определенного компонентного состава.
Если рассматривать поведение материалов при испытаниях на сжатие, то можно отметить, что для систем на основе композиции №1 с практически любым ультрадисперсным наполнителем наблюдается наличие усиливающего эффекта. Из систем на основе композиции №2 хорошо себя проявили только материалы с содержанием УДАГ. Главным механизмом усиления при сжатии здесь вероятно является образование непрерывного усиливающего пространственного каркаса из частиц наполнителя, связанных структурированными прослойками полимера, на разрушение которого требуются дополнительные затраты энергии.
При испытаниях на растяжение наибольший усиливающий эффект (>35%) наблюдался для систем №1 с микрочастицами Al2Oз и №1 с УДА. Для системы №2 с Al2O3 характерно существенное падение прочности при растяжении по сравнению с немодифицирован-ной композицией и материалом, содержащим УДА и УДАГ.
Образец + ^ , МПа ^ , МПа Ар, кДж/м2
ЭД+ПМТФБ 34±2 212±10 4,0±0,2
0,25 % УДА 46±3 281±15 5,0±0,1
1,25 % УДА 34±2 200±12 3,1±0,1
0,25 % УДАГ 40±3 260±12 2,7±0,1
1,25 % УДАГ 35±2 272±15 1,9±0,1
Таким образом, экспериментальные исследования дали широкий разброс результатов, неоднозначность которых говорит о многообразии и сложности механизмов упрочнения КМ ультрадисперсными частицами.
В ходе проведения исследований было отмечено, что на уровень прочностных свойств влияет степень агрегатности частиц.
Крупные агрегаты частиц, образующиеся на стадии изготовления композиционного материала, являясь концентраторами напряжений, способны свести эффект модификации на ноль. Поэтому дальнейшая работа должна быть направлена на разработку методов снижения степени агрегации наполнителя в композиционном материале, повышение совместимости частиц с полимерными матрицами.
Часть III. Фрактально-кластерный подход при описании структуры и свойств нанокомпозитов. В настоящее время структуру многих блок-полимеров, к которым относится и отвержденные эпоксидные смолы, можно эффективно описывать с помощью кластерной модели аморфного тела (рис. 2) и методов фрактального анализа, которые хорошо дополняют друг друга [7, 11].
Рисунок 2 - Кластерная модель структурыб-лок-полимера: 1 - параллельные плотноупа-кованные сегменты, 2 - проходная цепь; 3 -свободные концы
Но если фрактальный анализ сам по себе дает только общие представления о структуре аморфных тел, то кластерная модель конкретизирует ее особенности в рамках принятых в физике полимеров понятий. Тогда «возмущение» полимерной матрицы при введении наночастиц наполнителя будет выражаться в увеличение фрактальной размерности композита й [10].
Следовательно, изменение величины й свидетельствует об изменении, как структурной организации полимера и его свойств, так и состояния наполнителя. В то же время, исходя из положений фрактальной геометрии, известно, что частицы дисперсного наполнителя формируют в полимерной матрице каркас, обладающий фрактальными (в об-
щем случае мультифрактальными) свойствами и характеризуемый собственной фрактальной размерностью й^ структура полимерной матрицы может быть охарактеризована размерностью С, для определенной экспериментально фрактальной размерности композита справедливо соотношение:
D
f
■df = D<3
(1)
В кластерной модели аморфного тела структура рассматривается как набор областей локального порядка (кластеров), погруженных в слабо упакованную матрицу. Кластеры представляют собой наборы нескольких коллинеарных плотноупакованных сегментов разных макромолекул (аморфный аналог кристаллита с вытянутыми цепями), а их относительная доля во всей структуре фкл является параметром ее порядка. Величины С и фкл связаны следующим соотношением:
где С„ - характеристическое отношение, являющееся показателем статистической гибкости полимерной цепи; 5 - площадь поперечного сечения макромолекулы, м2.
В силу того, что его увеличение
означает изменение и статистической гибкости цепи. Кроме того, величина йг характеризует распределение размеров микрополостей флуктуационного свободного объема, которое также изменяется при введении наполнителя.
Таким образом, исследуя изменение й нанокомпозита, с помощью уравнений (1, 2) можно определить не только такой важный параметр его структуры как <ркл, но и оценить изменение прочностных макросвойств полимерной матрицы, так как С„ пропорциональна фрактальной размерности наполнителя, а 5 -может быть определена из независимого эксперимента или рассчитана для конкретного полимера методами компьютерной химии.
Часть IV. Структура и свойства нанокомпозитов. На рис. 3 приведены микрофотографии полированной поверхности полученных нанокомпозитов, содержащих 1 % об. различных наполнителей, где приведены и соответствующие величины фрактальной размерности.
е.) 1,30
Рисунок 3 - Макроструктура (1000х) полимерного нанокомпозита на основе смолы ЭД-20, наполненного частицами УДА (а), УДАГ (б) и А12О3 (в) при фн=1 %
Как следует из рис. 3, у всех исследованных образцов наблюдается образование фрактальной макроструктуры с наличием в ней определенной доли кластеров наполнителя, причем максимальному значению О отвечает нанокомпозит на основе ЭД-20 и порошка УДАГ.
Особенность применения основных положений фрактально-кластерной теории для исследуемых объектов, заключается в том, что до настоящего времени они применялись для композитов, содержащих 3-25 % наполнителя. Применительно же к исследованным нами степеням наполнения 1-1,5 % говорить об образовании каркаса частиц наполнителя нельзя: во-первых, потому, что сами частицы наноразмерны; и, во-вторых, распределение частиц по элементу объема композита минимально, так, что расстояние между ними в сотни раз превышает их эквивалентный диаметр. К таким материалам должен применяться принцип мультипликативности, когда наполненная матрица рассматривается как однородная гомогенная среда.
Для проверки этого предположения нами были исследованы зависимости фрактальной размерности всех нанокомпозитов от степени их наполнения (рис. 4).
Анализ влияния степени наполнения смолы ЭД-20 частицами УДА, УДАГ и А12О3 на фрактальную размерность й нанокомпозитов показывает, что с увеличением фн для всех систем наблюдается рост й, причем закон изменения й для всех материалов различен. Особенно динамично возрастает фрактальная размерность при изменении состава
материала ЭД-20+УДАГ. Прежде всего это объясняется высоким значением удельной поверхности частиц (380 м2/г), что приводит к повышенной склонности к агрегированию, а значит к большему «возмущению» структуры, по сравнению с введением в ЭД-20 частиц УДА и А12О3.
Рисунок 4 - Зависимость фрактальной размерности нанокомпозита й от степени наполнения фн полимера
Важно отметить, что для всех систем при фн меньше 0,5 % фрактальная размерность наполненных полимеров меньше фрактальной размерности чистого полимера, что может свидетельствовать об улучшении морфологии полимерной матрицы (например, «залечивание» дефектных зон) при ее наполнении наночастицами.
Из литературы известно, что, по крайней мере углеродные наночастицы, улучшая морфологию полимерной матрицы, изменяют структуру и границы раздела фаз, образующихся композитов [6]. На границе раздела образуется высокоориентированный слой полимера (сферолиты), что повышает остаточную прочность материала, связанную с его трещиностойкостью, прочностью при межслоевом сдвиге и сжатии в трансвер-сальном направлении.
Действительно, как показало исследование поверхности вязкого разрушения нано-композитов на основе ЭД-20 и порошков УДА, УДАГ (рис. 5), образующаяся структура характеризуется как наличием областей (кластеров) более структурированного полимера вблизи наночастицы, так и образованием специфической структуры разрушения, морфология и характеристики которой сложным образом связаны с матрицей и наполнителем.
а. б.
Рисунок 5 - Микроструктура поверхности разрушения нанокомпозита на основе смолы ЭД-20, наполненного частицами УДА (а) и УДАГ (б) при фн=1 %
С одной стороны (рис. 5), растущие трещины как бы огибают области, в которых находятся углеродные наночастицы, с другой -наполнитель, являясь концентратором напряжений, провоцирует развитие новых очагов разрушения вблизи границ кластеров-сферолитов и основного, аморфного материала.
Таким образом, полимерный нанокомпо-зит, по крайней мере, образующийся в системе ЭД-20+УДА, уДАг или Al2O3 действительно можно рассматривать как некий однородный материал с особыми свойствами, не проецируя их отдельно на полимерную матрицу, наполнитель или их структуры. Тогда основные физико-механические свойства материала должны хорошо коррелировать с величиной его фрактальной размерности.
Нами были получены такие зависимости ударной вязкости, тангенса угла механических потерь, динамического модуля упругости нанокомпозитов от их фрактальной размерности й, которые приведены на рис. 6-8.
Рис. 6 Зависимость ударной вязкости Ар от фрактальной размерности й нанокомпозита
Рис. 6 показывает, что не зависимо от природы наполнителя с ростом фрактальной размерности композита наблюдается закономерное падение ударной вязкости. Для системы ЭД-20+УДАГ, падение Ар можно объяснить увеличением доли «возмущенной» структуры полимера и числа его кластеров,
которые с ростом й при ударных нагрузках будут являться концентраторами напряжений. Для системы ЭД-20+Al2O3 большую роль будет играть анизотропная форма самих частиц наполнителя и их расположение относительно роста трещин.
Рисунок 7 - Зависимость тангенса угла механических потерь tg5 от фрактальной размерности й нанокомпозита
Рисунок 8 - Зависимость динамического модуля упругости сга от фрактальной размерности О нанокомпозита
Тангенс угла механических потерь нанокомпозита также закономерно уменьшается с ростом его фрактальной размерности. Величина tg5 характеризует диссипативные свойства материала, чем меньше ее значение, тем меньшей склонностью к деформации обладает наполненный полимер. Из рис. 7 видно, что с повышением степени наполнения и ростом й происходит, увеличение густоты сетки, что приводит к затруднению молекулярной подвижности и вызывает падение tg5.
Рост динамического модуля упругости нанокомпозитов систем ЭД-20+УДАГ и ЭД-20+Al203 объясняется тем (рис. 8), что с ростом доли наполнителя и увеличением фрактальной размерности растет доля «возмущенной» структуры полимера уменьшающей гибкость его статистической цепи, и снижающей его молекулярную подвижность.
Вместе с тем, проведенный нами сравнительный анализ прочности при сжатии не-наполненной ЭД-20 и нанокомпозитов с УДА, УДАГ и Al2O3 показывает, что для наполненного полимера с ростом D прочность при сжатии возрастает. С другой стороны, фрактальная размерность ненаполненной смолы ЭД-20 больше чем D системы ЭД-20+УДА и ЭД-20+A^Ocj, но при этом ее прочность при сжатии меньше.
То есть, опять подтверждается, что при наполнении исследованными наночастицами термореактивной матрицы ЭД-20 в количестве до 1 % об. происходит улучшение ее морфологии и комплекса физико-механических свойств.
ВЫВОДЫ
1. Свойства эпоксидиановых связующих ЭД-20, ЭД-22 могут быть улучшены путем их модификации (смешения) с полиметилен-п-трифенилборатом и модификации на-ночастицами различной природы (УДА, УДАГ, AfeO).
2. Для описания структуры и свойств полимерных нанокомпозитов предложено использовать принципы фрактальной геометрии и кластерную модель аморфного тела.
3. Для систем ЭД-20+УДА, ЭД-20+УДАГ, ЭД-20+Al2O3 определены фрактальные размерности нанокомпозитов для степени объемного наполнения фн до 1,3 %.
4. Установлена корреляция фрактальной размерности нанокомпозита с его физико-механическими свойствами: ударной вязкостью, тангенсом угла механических потерь и динамическим модулем упругости полученных нанокомпозитов.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Concise Encyclopedia of Composite Materials. / Ed. by A. Kelly. -Elsevier Science, 1994.
2. Юдин В.Е., Лексовский А.М. и др. Влияние диссипативных свойств связующего на процесс разрушения углепластиков // Механика композитных материалов. - 1986. № 6. С. 1021.
3. Полукеева Л.Г., Ананьева Е.С., Хвостов С.А., Ларионова И.С., Шацкая Т.Е., Ишков А.В. Микромодификация смеси эпоксидианового свя
зующего и полиметилен-п-трифенилбората детонационными наноуглеродами и наноал-мазами. // Ползуновский вестник. -2008. -№3. -С. 147-154.
4. Ленский М.А., Белоусов А.М., Ананьева Е.С., Ишков А.В. Синтез и исследование термостойкой борсодержащей фенолформальде-гидной смолы. // Вестник ТГУ. Бюлл. опер. на-учн. инф. № 65. Март, 2006. С.62.
5. Ананьева Е.С., Михальцова О.М., Ленский М.А., Белоусов А.М. Исследование физикоме-ханических свойств связующего на основе термостойких боросодержащих олигомеров // Тез. VII Всеросс.н.-п. конф. «Химия и химическая технология в XXI веке».- Томск: Изд-во ТПУ, 2006. С.88.
6. Гуняев, Г.М. Технология и эффективность модифицирования углепластиков углеродными наночастицами. // Конструкции из композиционных материалов. -2004. -№4. -С. 77 - 79.
7. Ролдугин, В. И. Фрактальные структуры в материаловедении. // Материаловедение. -2005. -№4. -С. 22 - 29.
8. Федер Е. Фракталы. -М: Мир, 1991.
9. Путилов А.В. Наноматериалы и нанотехноло-гии - прорыв в будущее. Сб. «Инженерно -химическая наука для передовых технологий». М.: Наука, 2002.
10. Жоаким К., Плевер Л. Нанонауки. Невидимая революция. -М.: КоЛибри, 2009.
11. Новиков, В.У., Козлов Г.В. Полифрактальность структуры наполненных полимеров. // Пластические массы. -2004. -№4. -С. 27 - 38.
12. Патент РФ № 2041165 от 12.02.93.
13. Натрусов В.И.,Смирнов Ю.Н., Шацкая Т.Е. и др. Аспекты формирования прочностных свойств клеевых соединений на основе эпок-сиаминных связующих полимеризационного типа. ЖПХ, 2003 т. 76 вып. 12.
14. Тагер А.Г. Физико-химия полимеров. М.:Химия, 1968.
15. Ишков А.В., Барсуков А.А. Система исследования композиционных материалов по их растровым изображениям. // Вестник ТГУ. Бюлл. опер. научн. инф. -2006. -№ 65. -С. 19-25.
16. Козлов, Г. В., Микитаев А.К. Новый подход к фрактальным размерностям структуры полимерных дисперсно-наполненных композитов. // Механика композитных материалов и конструкций. -1996. -Т.2. -№ 3-4. -С.144 - 157.
17. Новиков В. У., Козлов Г.В. Фрактальная механика наполненных полимеров. // Пластические массы. -2005. -№2. -С. 21 - 28.
