Білім және ғылым
жүктеу/скачать 2,97 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Дисперстілігі жоғары толтырғыштармен полимерлердің беріктігін арттыру механизмі
- 9.8-сурет .
9.7-сурет. Полимердің деформацияға қарсылығының толтырғыштың көлем бойынша мөлшеріне тәуелділігі. φ2 – композиттегі толтырғыштың көлемдік үлесі; φm – толтырғыштың максимал көлемдік үлесі
трациясын жоғарылатқанда, сызықтық түрде өзгермейді және толтырғыш концентрациясы жүйе көлемінің жоғары мән үлесіне жеткенде күрт өзгереді ( 9.7-сурет). Дисперстілігі жоғары толтырғыштармен полимерлердің беріктігін арттыру механизмі Толтырғыштың серпімділік модулі өте жоғары болғандықтан композиттегі толтырғыш бөлшектері іс жүзінде деформацияға ұшырамайды. Сондықтан, полимер – толтырғыш шекарасында деформация үдерісі кезінде жарықшақтар түзіледі. Сонымен қатар, полимер мен толтырғыш арасында адгезия аз болса, деформация барысында полимер толтырғышпен қабаттасып, жарықшақтар пайда болуы мүмкін. Сөйтіп, полимердегі толтырғыш бөлшектері композитте ақаулар мен жарықшақтардың түзілуінің басты себебі болып табылады. Осындай жарықшақтар арқылы полимерлердің қабаттануын микроскоп арқылы анық көруге болады. Мұндай жарықшақтардың мөлшері дисперстік бөлшектердің мөлшеріне тура пропорционал. Егер толтырғыш мөлшері критикалық шамадан кем болса, онда түзілетін жарықшақтар мен қабаттасу да аз болады және Бөлшектердің мөлшері, нм 9.8-сурет. Бутадиен каучугі негізіндегі резеңкенің салыстырмалы беріктігінің толтырғыш мөлшеріне тәуелділігі композиттікбұзылуынболдырмайды. Бірақ, осы микрожарықшалар- дың түзілуіне энергия жұмсалады, нәтижесінде толтырғыш полимер беріктігін арттырады. Егер толтырғыш бөлшектері кри- тикалық шамадан жоғары болса, онда басқа жағдай туындайды. Мұндай толтырғышты полимерге ендіргенде, ірі жарықшалар пайда болады, нәтижесінде материалдың бұзылуына толтырғыш болмағанан да аз күш жұмсалады. Толтырғыш бөлшектерінің мөлшері неғұрлым үлкен болса, соғұрлым полимерде ірі жарықшалар пайда болады және композиттің бұзылуы жүреді (9.8- сурет). Сонымен, полимердің беріктігін толтырғышпен арттыру үшін дисперстік бөлшектердің мөлшері критикалық мөлшерден кем болуы қажет. Эксперименттік мәліметтерге сүйенсек, толтырғыштардың критикалық мөлшері бірнеше жүз нанометр шамасында болады және полимер қаңқасының сипаттамасына γm және Е байланысты. Мұнда γm – беттік меншікті бұзу энергиясы. Сонымен қатар, ұлғайып бара жатқан жарықшалар толтырғыш бөлшектерімен жанасқанда, тарам-тарамға бөлінеді. Ол жарықшақтың критикалық мөлшерінің көбеюін болдырмайтын және жаңа беттің түзілуіне қосымша энергия қажет етеді. Бұл полимерді дисперстік бөлшектермен беріктендірудің екінші себебі болып табылады. Композиттің беріктігіне толтырғыш бетіндегі қозғалғыштығы аз полимер қабатының болуы да маңызды рөл атқарады. Бұл қабат полимердің серпімділік модулін арттырады және мына теңдеуге сәйкес композиттің беріктігін нығайтады: A 2E m / c , мұндағы σ – механикалық беріктік, А – геометриялық константа, γm – беттік меншікті бұзылу энергиясы, с – композиттегі ақаудың тиімді мөлшері. Бұл келтірілген мәліметтер полимерді дисперстілігі жоғары бөлшектермен беріктігін арттырудың үшінші себебі. Толтырғыштың Sмен мәнін арттырғанда, серпімділік модулі жоғары полимердің үлесі көбейеді және композиттің беріктік қасиеттері нығаяды. Полимер мен толтырғыш арасындағы адгезияның ұсақ және ірі бөлшектерге әсері әртүрлі болады. Адгезияның кемуі полимердің толтырғышпен қабаттасуы мен ақаудың түзілуіне әсер ететін күштің азаюына ықпал етеді. Толтырғыш бөлшектерінің мөлшері критикалық мөлшерден үлкен болған жағдайда композиттің беріктігі күрт төмендейді. Толтырғыш бөлшектері мөлшерінің критикалық мөлшерден кем болғандағы адгезияны дисперстілігі жоғары толтырғыштардың күшейту әсері әлі толық анықталмаған. Максимал күшейту полимер мен толтырғыш бөлшектері арасында тиімді деңгейге жеткенде болуы мүмкін. Егер толтырғыш пен полимер арасында адгезия аз болса, композиттің беріктігі нашарлайды. Жоғарыда келтірілген заңдылықтарға сүйенсек, полимер беріктігін арттыру үшін толтырғыштың белгілі бір концентрациясы қажет. Полимердегі толтырғыш концентрациясының мәні φm-ге жақындағанда, диспергирленген бөлшектің мөлшеріне байланыссыз композиттің беріктігі кемиді. Мұны толтырғыштың беріктігін арттыру әсерінің «қайтымдылығы» деп атайды. Дисперстілігі жоғары толтырғыштардың беріктікті арттыруы полимер қаңқасының физикалық күйіне байланысты. Торланған полимер жоғары эластикалық күйде беріктіктің үлкен мәніне жетеді (5-10 рет). Шыны тәрізді күйде және кристалды полимерлердің беріктендіру дәрежесі төменірек (1,2-2 рет). Толтырғыштардың полимердің әртүрлі физикалық күйлеріне әсерін адсорбцияланған макромолекулалардың қозғалғыштығының болуы полимердің беріктігін арттырады. Жоғары эластикалық күйдегі полимердің толтырғыштарға адсорбцияланған макромолекулаларының қозғалғыштығы шыны немесе кристалды полимерлерге қарағанда едәуір төмен. Сонымен дисперстілігі жоғары толтырғыштардың беріктігін нығайту себептері: − толтырғыш бөлшектері маңында көптеген жарықшақтар түзілуі үшін сыртқы энергия жұмсалады; − макрожарықшақтардың өсуі мен олардың тарам-тарамға бөлінуінің толтырғыш бөлшектерімен жанасқанда кемуі; − полимер қаңқасының серпімділік модулінің толтырғыштарға адсорбцияланған макромолекула бөлігінің қозғалғыштығы төмен- деуіне байланысты кемуі. Полимерлерге толтырғыштар енгізу арқылы әртүрлі салада қолданыс табатын композиттер алуға болатынын көрдік. Полимерлер- ді толтыру пластмассалар, резеңкелер, лак-бояулар, синтетикалық желімдер және т.б. алуда негізгі тәсіл болып табылады. жүктеу/скачать 2,97 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|