Значительная хрупкость и низкие характеристики сопротивления волновым нагрузкам, несмотря на высокую механическую прочность, обусловили недостаточно широкое промышленное применение эпоксидных смол. Использовано новое сочетание термопластичных и дисперсных нанонаполнителей в качестве модификатора для одновременного повышения прочности на разрыв и демпфирующих свойств нанокомпозита на эпоксидной основе при нагружении по первой и второй моде. Для получения трехкомпонентного нанокомпозита на эпоксидной основе используются ударопрочный полистирол в качестве термопластичной фазы и наночастицы из кремнезема в качестве дисперсной фазы. Для реализации дисперсионного механизма применяется метод перемешивания раствора для приготовления однородной смеси, обеспечивающий адекватное перемешивание на молекулярном уровне. Прочность на разрыв и демпфирующие свойства материала при его нагружении по первой и второй моде оценивали при проведении двух различных механических испытаний с целью достижения более высокой прочности и ударной вязкости без ухудшения требуемых механических свойств. При создании математических моделей для прогнозирования механического поведения нанокомпозита из эпоксидной смолы, ударопрочного полистирола и кремнезема как функции физических факторов используется центральный композиционный план. В качестве эффективных параметров исследовалось процентное содержание ударопрочного полистирола, кремнезема и эпоксидного отвердителя. На основе математических функций, полученных с помощью модели центрального композиционного плана, был использован генетический алгоритм, как одно из мощных средств оптимизации, для определения оптимальных значений механических свойств. Полученные результаты показывают, что сочетание наночастиц ударопрочного полистирола с кремнеземом значительно увеличивает предел прочности на разрыв и характеристики демпфирования эпоксидной смолы на 69, 42 и 91 % соответственно. Морфологию поверхностей разрушения изучали с помощью сканирующего электронного микроскопа.Несмотря на то что эпоксидные смолы обладают высоким пределом прочности при растяжении, они хрупкие и характеризуются слабым сопротивлением развитию трещины. С целью улучшения механической прочности и вязкости разрушения эпоксидных нанокомпозитов в качестве модификатора использовали новый комбинированный термопластичный дисперсный нанонаполнитель. Полученный трехкомпонентный эпоксидный нанокомпозит содержит ударопрочный полистирол в виде термопластичных и кремнеземных наночастиц, представляющих его дисперсные фазы. Чтобы получить более высокие показатели прочности без воздействия на другие заданные механические показатели, проводили испытания на прочность при изгибе и сжатии и на ударную вязкость. Для представления математических моделей с целью прогнозирования механического поведения гибридного нанокомпозита в качестве функции физических факторов использовали центральный композиционный план. Исследовали содержание ударопрочного полистирола, кремнезема и упрочняющего элемента в нанокомпозите. На основе математических функций, полученных по модели центрального композиционного плана, для выведения оптимальных значений механических свойств использовали генетический алгоритм, являющийся одним из самых мощных средств оптимизации. Установлено, что сочетание наночастиц на основе ударопрочного полистирола и кремнезема значительно увеличивает сопротивление эпоксидной смолы сжатию и удару на 57 и 421 %. соответственно. При сопротивлении изгибу положительных изменений не наблюдается, удлинение при изгибном разрыве увеличивается до 144 %. С помощью энергодисперсионного рентгеновского излучения и сканирующей электронной микроскопии проведено исследование морфологии поверхности разрушения.

  Повний текст PDF - 2.214 Mb    Зміст випуску     Цитування публікації

  Якщо, ви не знайшли інформацію про автора(ів) публікації, маєте бажання виправити або відобразити більш докладну інформацію про науковців України запрошуємо заповнити "Анкету науковця"