Наноэффект в эпоксинанокомпозитах

В работе показано, что на структуру и свойства эпоксидных композитов влияет распределение наночастиц белой сажи (диоксид кремния) и размер неоднородностей (уровень гетерогенности) в эпоксидном олигомере и эпоксинанокомпозитах.

Установлено, что максимальное значение ударной вязкости достигается только при формировании в структуре эпоксикомпозитов частиц оптимального размера (~150 нм) из наночастиц белой сажи разных марок (БС-50, БС-100 и БС-120), размеров и удельной поверхности.

Впервые обнаружен и доказан наноэффект в дисперсно-наполненных эпоксикомпозитах, который обусловлен образованием кластеров из наночастиц БС размером ~150190 нм, что сопровождается увеличением их ударной вязкости в ~2 раза и доказывает высокую эффективность наночастиц для создания ударопрочных пластиков.

Показано, что монолитные ультрадисперсные частицы пылевидного кварца (диоксид кремния) с диаметром частиц ~150 нм приводят к повышению ударной вязкости эпоксикомпозитов всего на ~20% и значительно уступают по эффективности наночастицам.

1. Мир материалов и технологий. Полимерные нанокомпозиты. / Под ред. Винг Май Ю., Жонг-Жен Ю. М: Техносфера. 2011. 688 с.

2. Ajayan P.M., Schadler S., Braun P.V. Nanocomposite science and technology /Wiley. L -VCH. 2003. 236 p.

3. Кахраманов Н.Т., Азизов А.Г., Осипчик В.С., Мамедли У.М., Арзуманова Н.Б. Наноструктурированные композиты и полимерное материаловедение // Пласт. массы. 2016. № 12. С. 4957.

4. Трофимов Н.Н., Канович М.З. Прочность и надежность композитов / М.: Наука. 2014. 422 с.

5. Кулезнев В.Н. Смеси и сплавы полимеров / СПб.: Научные основы и технологии 2013. 216 с.

6. Пол Д., Бакнелл К., Полимерные смеси. Том II. Функциональные свойства. Пер. с англ. Под ред. Кулезнева В.Н. СПб.: Научные основы и технологии. 2009. 606 с.

7. Гуняев Г.М., Каблов Е.Н., Ильченко С.И. Наномодифицированные углепластики с повышенной вязкостью разрушения // Труды ТПКММ-2006. М.: Знание. 2006. C. 8898.

8. Мараховский П.С., Кондрашов С.В., Акатенков Р.В., Алексашин В.М., Аношкин И.В., Мансурова И.А. О модификации теплостойких эпоксидных связующих углеродными нанотрубками // Вестник МГТУ им. Н.Э Баумана. Сер. «Машиностроение». 2015. № 2. С. 118127.

9. Акатенков Р.В., Алексашин В.Н., Аношкин И.В., Бабин А.Н., Богатов В.А., Грачев В.П., Кондрашов С.В., Минаков В.Т., Раков Э.Г. Влияние малых количеств функционализированных нанотрубок на физико-механические свойства и структуру эпоксидных композиций // Деформация и разрушения материалов. 2011. № 11. C. 2224.

10. Swain S., Sharma R.A., Bhattacharya S., Chaudhary L. Eff ects of nano-silica/nano-alumina on mechanical and physical properties of polyurethane composites and coatings // Transactions Electr. Electron. Mater. 2013. V. 14. P. 18.

11. Fangqiang F., Zhengbin X., Qingying L., ZhongL., Huanqin Ch. ZrO2/PMMA nanocomposites: preparation and its dispersion in polymer matrix // Mater. Prod. Engineering Chin. J. Chem. Engineering. 2013. V. 21. № 2. P. 113120.

12. Ahmed M.A., Ebrahim M.I. Eff ect of zirconium oxide nano-fi llers addition on the fl exural strength, fracture toughness, and hardness of heat-polymerized acrylic resin // World J. Nano Sci. Engineering. 2014. V. 4. P. 5057.

13. Пыхтин А.А. Кандидатская диссертация. Высокотехнологичные эпоксидные нанодисперсии и нанокомпозиты с регулируемой структурой и комплексом свойств. М.: Московский технологический университет. 2017. 125 c.

14. Пыхтин А.А., Симонов-Емельянов И.Д. Технологические свойства нанодисперсий на основе эпоксидного олигомера марки DER-330 и белой сажи БС-50 // Тонкие химические технологии. 2016. Т. 11. № 4. С. 6367.

15. Симонов-Емельянов И.Д., Пыхтин А.А., Ковалева А.Н Остаточные напряжения в нанокомпозитах при отверждении эпоксидных олигомеров // Российские нанотехнологии. 2016. Т. 11. № 1112. С. 106109.

16. Кленин В.И., Щеголев С.Ю., Лаврушин В.И. Характеристические функции светорассеяния дисперсных систем / Саратов: Изд-во Саратовского университета. 1977. 177 с.

17. Щукин Е.Д., Перцов А.В., Амелина Е.А. Коллоидная химия. Учебник для университетов и химико-технологических ВУЗов / М.: Химия. 2004. 445с.

18. Кудряшов С.Ю., Онучак С.Ю. Коллоидная химия. Лабораторный практикум / Самара: Универс-групп. 2006. 48 с.

19. Лукьянович В.М. Электронная микроскопия в физико-химических исследованиях / М.: Изд. Академии Наук СССР. 1960. С. 90116.