|
Влияние дисперсного наполнителя на физико-механические свойства композитных материалов Барнаульский государственный педагогический университет Научный руководитель: Насонов Алексей Дмитриевич, к.ф.м.н. В настоящее время, в связи с интенсивным развитием техники, возросли требования к созданию новых композиционных материалов, способных к длительной эксплуатации в жестких условиях – под действием высоких температур, больших и разнообразных механических нагрузок, химически активных сред, излучений и т.д. Требования, предъявляемые к композиционным материалам необычайно высоки, поэтому необходимо всестороннее изучение их физико-механических свойств, в том числе и зависимости этих свойств от модификации образца какими-либо наполнителями. В нашем случае образцы изготавливались на основе жгута ВМН-4, в качестве подложки использовалась углеродная лента марки ЛУ – 2 , а в качестве дисперсного наполнителя - сферический минеральный наполнитель. При изготовлении образцов использовалось связующее марки ЭД-20. Исследование проводилось низкочастотным акустическим методом на частоте » 1 Гц. Анализ экспериментальных данных позволяет сделать вывод о функциональной зависимости динамического модуля сдвига материала от температуры. Следует отметить, что для всех образцов вид функции динамического модуля сдвига от температуры практически одинаков. (рис. 1)
Рис. 1
Рис.2 Так же важно отметить, что динамический модуль сдвига всех образцов в области высокоэластического состояния имеет практически одинаковые значения. (рис. 1) Установлено, что введение дисперсного наполнителя приводит к изменению температуры стеклования и температурного интервала области стеклования. Так же установлено, что при наполнении связующего порядка 10% наблюдается увеличение температуры стеклования по сравнению со стандартным образцом (рис.2) Отмечено, что при концентрации дисперсного наполнителя порядка 10 % предположительно достигается оптимальное сочетание жесткости, ударной прочности и теплостойкости материала. Для образцов с другой концентрацией дисперсного наполнителя, наблюдается тенденция к уменьшению температуры стеклования с ростом концентрации наполнителя.(рис.2) Из функциональной зависимости тангенса механических потерь от температуры можно сделать вывод об изменениях температуры стеклования для каждой конкретной системы. Однако сравнение значения тангенса механических потерь при повышенных температурах для этих систем показывает, что при 25%-ом наполнении происходит увеличение тангенса механических потерь примерно в два раза по сравнению с другими системами. Возможно, это происходит в результате следующего эффекта: при 25%-ом наполнении связующее между частицами переходит в пленочное состояние и частицы, взаимодействуя между собой, увеличивают механические потери, тем самым, увеличивая и тангенс механических потерь. Поэтому можно сделать вывод, что на сегодняшний момент практический интерес для нас представляет материал с 10%-ой степенью наполнения, т.к. в нем предположительно достигается оптимальное сочетание жесткости, ударной прочности и теплостойкости материала. Анализируя вышесказанное, можно констатировать факт изменения структуры перехода от одной системы к другой. Для качественной оценки изменения структуры необходимы дальнейшие исследования в направлении изменения природы наполнителя, его формы, различной агрегации наполнителя и т.д. Всё это поможет в дальнейшем решить проблему создания материала с заданными свойствами. |
| (c) АСФ России, 2001 |