Thermoplastics-based high-tech lightweight injection-molding polymer composites filled with hollow glass microspheres
https://doi.org/10.35164/0554-2901-2025-06-61-66
Abstract
An algorithm for designing high-tech injection-molding compositions of dispersed-filled polymer composite materials (DFPCMs) with reduced density and weight of products with the introduction of hollow glass microspheres (HGMs) is considered. For the first time, the dependencies of the rheological characteristics of high-tech thermoplastic-based DFPCMs are presented in terms of lattice parameters (coordination number Zi) and dispersed structure parameters (generalized parameter Θ). The possibilities for controlling the density reduction of DFPCMs with HGMs are demonstrated, and rational types along with the parameters of the lattice and dispersed structure for producing lightweight, high-tech polymer composite materials based on thermoplastic matrices have been established.
About the Authors
I. D. Simonov-Emelyanov
MIREA – Russian Technological University (M.V. Lomonosov Institute of Fine Chemical Technologies)
Russian Federation
Russian Federation
A. N. Trofimov
NPO Stekloplastik named after N.N. Trofimov JSC
Russian Federation
Russian Federation
D. A. Ermolaev
MIREA – Russian Technological University (M.V. Lomonosov Institute of Fine Chemical Technologies)
Russian Federation
Russian Federation
D. A. Trofimov
NPO Stekloplastik named after N.N. Trofimov JSC
Russian Federation
Russian Federation
S. I. Shalgunov
NPO Stekloplastik named after N.N. Trofimov JSC
Russian Federation
Russian Federation
A. A. Yurkin
MIREA – Russian Technological University (M.V. Lomonosov Institute of Fine Chemical Technologies)
Russian Federation
Russian Federation
A. A. Pykhtin
MIREA – Russian Technological University (M.V. Lomonosov Institute of Fine Chemical Technologies)
Russian Federation
Russian Federation
K. I. Kharlamova
MIREA – Russian Technological University (M.V. Lomonosov Institute of Fine Chemical Technologies)
Russian Federation
Russian Federation
Yu. A. Savitskaya
MIREA – Russian Technological University (M.V. Lomonosov Institute of Fine Chemical Technologies)
Russian Federation
Russian Federation
S. S. Zaytsev
MIREA – Russian Technological University (M.V. Lomonosov Institute of Fine Chemical Technologies)
Russian Federation
Russian Federation
References
1. Trofimov A.N., Pleshkov L.V., Haslen Back. Hollow glass micro spheres for high strength composite cores. // Reinforced Plastics. Vol. 50, Issue 7. 2006. P. 44–50. DOI:10.1016/S0034-3617(06)71074-8.
2. Трофимов А.Н., Плешков Л.В., Байков А.В., Стогова И.В. Морфология и свойства полых стеклянных микросфер. Часть 1. О размерах промышленных полых стеклянных микросфер // Пластические массы. 2020. №11–12. С. 15–19. DOI: 10.35164/0554-2901-2020-11-12-15-19.
3. Плешков Л.В., Трофимов А.Н., Байков А.В., Смирнов А.А. Морфология и свойства полых стеклянных микросфер. Часть 2. О взаимосвязи геометрии полых стеклянных микросфер и их потребительских свойств // Пластические массы. 2021. №1–2. С. 33–37. DOI: 10.35164/0554-2901-2021-1-2-33-37.
4. Горенберг А.Я., Трофимов А.Н., Иванова-Мумжиева В.Г., Плешков Л.В., Байков А.В. Морфология и свойства полых стеклянных микросфер. Часть 3. О толщине стенок промышленных полых стеклянных микросфер // Пластические массы. 2021. №3–4. С. 32–36. DOI: 10.35164/0554-2901-2021-3-4-32-36.
5. 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. DOI: 10.35164/0554-2901-2021-5-6-44-46.
6. Байков А.В., Турусов Р.А., Трофимов А.Н., Плешков Л.В. Численное моделирование упругого поведения синтактовых композитов на основе полых стеклянных микросфер при растяжении // Проблемы прочности и пластичности. 2021. №1. С. 22–34. DOI: 10.32326/1814-9146-2021-83-1-22-34.
7. Симонов-Емельянов И.Д. Параметры решетки и структуры дисперсно-наполненных полимерных композиционных материалов с регулируемым комплексом свойств. // Конструкции из композиционных материалов» 2019. №3. С. 37–46. EDN PEGJTQ.
8. Резниченко Д.С., Симонов-Емельянов И.Д. Построение гетерогенной структуры из дисперсных частиц наполнителя в виде решеток для создания наполненных полимерных мате риалов // Пластические массы. 2025. № 2. С. 10–15. DOI: 10.35164/0554-2901-2025-02-10-15.
9. Симонов-Емельянов И.Д., Резниченко Д.С. Структура поли мерной матрицы в дисперсных системах и обобщенная классификация полимерных композиционных материалов по типам структур // Пластические массы. 2025. №4. С. 26–31. DOI: 10.35164/0554-2901-2025-04-26-31.
10. Симонов-Емельянов И.Д. Структура и свойства дисперсно-наполненных полимерных композиционных материалов // СПб: Профессия. 2024. 280 с. ISBN 978-5-91884-134-1.
11. Харламова К.И., Симонов-Емельянов И.Д. / Максимальная плотность упаковки дисперсных частиц – основа для моделирования структуры полимерных композиционных мате риалов с заданной структурой и свойствами // Пластические массы. 2025. №4. С. 61–66. DOI: 10.35164/0554-2901-2025-04-61-66.
12. Шкловский Б.И., Эфрос А.Л. Теория протекания и проводимость сильно неоднородных сред // Успехи физических наук. 1975. Т. 117, вып. 3. С. 401–435. DOI: 10.3367/UFNr.0117.197511a.0401.
13. Де Жен П.Ж. Идеи скейлинга в физике полимеров / пер. с англ. под ред. И.М. Лифшица. М.: Мир. 1982. 368 с.
14. Симонов-Емельянов И.Д., Пыхтин А.А. Кривая уплотнения порошкообразных наполнителей и расчет составов дисперсно-наполненных полимерных композитов с разной структурой и свойствами // Материаловедение. 2020. №6. С. 37–44. DOI: 10.31044/1684-579X-2020-0-6-37-44.
15. Симонов-Емельянов И.Д., Суриков П.В. Обобщенная зависимость вязкости дисперсно-наполненных полимерных композиционных материалов с разными типами структур // Теоретические основы химической технологии. 2023. Т. 57. №4. С. 445–453. DOI: 10.31857/S0040357123040115
16. Фам К.З., Суриков П.В Реологические свойства расплавов дисперсно-наполненных композиционных материалов на основе полиэтилена, содержащего стеклянные микрошарики // Материалы конференции «Полимеры в стратегии научно-технического развития РФ. «ПОЛИМЕРЫ–2020»» Москва. 9–13 ноября 2020. С. 136. EDN: SLHGPK.
17. Симонов-Емельянов И.Д., Кречетов Д.Д., Харламова К.И. / Проектирование составов и типов структур литьевых дисперсно-наполненных термопластов с хорошей перерабатываемостью и высокой прочностью // Пластические массы. 2021. №5–6. С. 10–12. DOI: 10.35164/0554-2901-2021-5-6-10-12.
18. Кречетов Д.Д., Симонов-Емельянов И.Д. Структура, обобщенные параметры и реологические свойства дисперсно-наполненных термопластов // Материаловедение. 2020. №9. С. 38–44. DOI: 10.31044/1684-579X-2020-0-9-38-44.
19. Кречетов Д.Д., Ковалева А.Н., Симонов-Емельянов И.Д. Реологические свойства дисперсно-наполненных термопластов с разным типом структур при различных температурах переработки // Пластические массы. 2020. №9–10. С. 19–22. DOI: 10.35164/0554-2901-2020-9-10-19-22.
20. Цвайфель Х., Маер Р.Д., Шиллер М. Добавки к полимерам. Справочник / перевод с англ. 6-го изд. (Plastic Additives Handbook), под. ред. В. Б. Узденского, А. О. Григорова. / СПб.: Профессия. 2016. 1088 с. ISBN: 978-5-91884-008-5.
Review
For citations:
Simonov-Emelyanov I.D., Trofimov A.N., Ermolaev D.A., Trofimov D.A., Shalgunov S.I., Yurkin A.A., Pykhtin A.A., Kharlamova K.I., Savitskaya Yu.A., Zaytsev S.S. Thermoplastics-based high-tech lightweight injection-molding polymer composites filled with hollow glass microspheres. Plasticheskie massy. 2025;(6):61-66. (In Russ.) https://doi.org/10.35164/0554-2901-2025-06-61-66
Views:
11
Email this article 
