В статье приводятся данные по оптимизации параметров дисперсных наполнителей для создания структур дисперснонаполненных полимерных композиционных материалов (ДНПКМ) с максимальными прочностными характеристиками на примере системы - фурфуролацетоновый мономер (ФАМ) с диоксидом кремния (SiО2). Впервые для описания дисперсных структур и прочностных свойств ДНПКМ при разном содержании дисперсного наполнителя с разной удельной поверхностью (Sуд.г) и диаметром частиц (d) были использованы обобщенные (Θ) и приведенные (аср/d, Θ/В и Θ/Sн) параметры, которые позволили определить оптимальные параметры наполнителя, его содержание и тип дисперсной структуры с максимальной прочностью. Оптимальные параметры для исследованной системы мономер ФАМ + SiО2 представлены ниже: обобщенные и приведенные параметры - аср/d ≈ 0,25−0,3; Θ ≈ 0,5–0,55 об.д.; Θ/В ≈ 2,0–2,5 и Θ/Sн ≈ 0,8–1,0, которые обеспечиваются введением в полимерную матрицу наполнителя – диоксида кремния с Sуд.г = 1 м2/г и диаметром частиц ~2,25 мкм при содержании 20–25 об.% (0,20–0,25 об.д.). Оптимальная структура ДНПКМ для получения ДНПКМ с максимальной прочностью – средненаполненная СНС-1 (до предела текучести). Установлено, что оптимальный размер дисперсных частиц в основном определяется взаимодействием растущей трещины с дисперсными частицами при разрушении композита и протяженностью границы раздела фаз (приведенный параметр Θ/Sн). Показано, чтодляопределенияоптимальныхпараметровдисперсныхнаполнителейиструктурыДНПКМсмаксимальной прочностью необходимо использовать только обобщенные и приведенные параметры - аср/d, Θ , Θ/В и Θ/Sн.
For the first time, the generalized (Θ) and normalized (amid/d, Θ/B, and Θ/Sf) parameters were used to describe the dispersed structures and strength properties of DFPCM for different contents of a dispersed filler with different specific surface area (Sss) and particle diameter (d). This made it possible to determine the optimal parameters of the filler, its content and the type of dispersed structure with maximum strength. The optimal parameters of investigated system (FA + SiО2) were: amid/d ≈ 0.25–0.3; Θ ≈ 0.5–0.55 b.v.; Θ/В ≈ 2.0–2.5 и Θ/Sf ≈ 0.8–1.0. They are achieved by using silica-fi ller with specific surface area Sss = 1 m2/g and particle diameter d ~ 2.25 μm, the volume content of filler was ~20–25 volume % (0.2–0.25 b.v.). The optimal structure for disperse-filled polymer composite material is middle-filled system (before yield strength). It was determined, that the optimal particle size depends on interaction between growing crack and dispersed inclusions while composite is destructed as well the length of the phase boundary (normalized parameter Θ/Sf). To sum up, it is necessary to use only generalized and normalized parameters (аmid/d, Θ, Θ/В and Θ/Sf) to determine the optimal of dispersed fillers and the structure of DFPCM with maximum strength.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.