Механізми впливу наповнювача на параметри ЕПФ і їх внесок в процеси термостимульованої релаксації при різних схемах напружено-деформованого стану матеріалу. Спосіб виготовлення струмопровідної полімерної композиції із значною зміною електричного опору.
Аннотация к работе
Вивчення ЕПФ, індукованого деформацією, надає різнобічну інформацію про структуру орієнтованих полімерів і механізми її формування, приводить до більш глибокого розуміння закономірностей кінетики термостимульованої релаксації. Воно ініціює роботи, спрямовані на створення полімерних матеріалів, які володіють новими можливостями при реалізації ЕПФ, що важливо для розширення кола їх практичного застосування і узгоджується з тенденцією інтенсивного розвитку досліджень в області так званих “розумних” матеріалів, до яких у даний час відносять і полімери з ЕПФ. Нечисленні публікації, присвячені ЕПФ у НПК, не дозволяють виявити характерні особливості його прояву в залежності від типу полімерної матриці і наповнювача, встановити закономірності і механізми впливу останнього на параметри процесу відновлення форми. Відомості про ЕПФ у полімерах, що містять наповнювач в агрегованому стані, здатний до значного ущільнення під дією стискаючих напружень, у науковій і патентній літературі відсутні. В той же час введення в полімерну матрицю такого роду наповнювача може забезпечити не тільки отримання нового комплексу фізико-механічних характеристик, але і формування раніш невідомих функціональних властивостей, наприклад, нетрадиційної поведінки при реалізації ЕПФ, обумовленого зміною обєму матеріалу при деформуванні.Наповнювачами були графіт різних модифікацій: терморозширений графіт (ТРГ), ливарний графіт (ЛГ), оміднений графіт із вмістом міді 69 мас.% (С-69) і вуглець із структурою, близькою до структури фулерена С80 (СФ); каолін; аеросили з величиною питомої поверхні 175 м2/г (А-175), 300м2/г (А-300) і 380м2/г (А-380); базальтові луски (БЛ). По-третє, ці способи обробки тиском дозволяють одержувати циліндричні зразки, що допускають без додаткової механічної обробки реалізацію двох варіантів комбінованої деформації: плунжерна екструзія - стиснення в прес-формі і стиснення в прес-формі - плунжерна екструзія. Співвідношення між деформаціями ei на стадії первинної формозміни зразка і деформаціями ei* на стадії відновлення його форми виглядає таким чином: . Модель показує, що шляхом попередньої деформації в пористому аморфному полімері можна формувати структури, які при відновленні форми імітують матеріали з різними (у тому числі і негативними) коефіцієнтами пропорційності між повздовжньою і поперечною деформаціями під час відновлення форми зразка. У композита ЕПАМ - ТРГ при нагріванні до 600С генеруються порівняно невеликі напруження, тоді як у системи ЕПАМ - аеросил вони досягають істотно більшої величини, особливо у матеріалу на основі ЕПАМ і А-380.Вперше проведені систематичні дослідження ефекту памяті форми в наповнених полімерних композитах на основі сітчастих полімерів і дисперсних наповнювачів, що знаходяться в агрегованому стані. Показано, що шляхом створення високої вихідної пористості в полімерному композиті за рахунок введення агрегатів наповнювачів, які ущільнюються, можна реалізувати ЕПФ, що супроводжується незворотнім збільшенням обєму. Спостережуваний ефект повязаний з можливістю полімерної матриці “заходити” у пори під час деформації і “виходити” з них при відновленні форми і релаксацією напружених міжвузлових ланцюгів при нагріві композита вище температури склування. Розроблено фізичну модель, що описує кінематику деформації пористого аморфного полімеру на стадії первинної деформації зразка і при відновленні його форми.
План
ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ
Вывод
Вперше проведені систематичні дослідження ефекту памяті форми в наповнених полімерних композитах на основі сітчастих полімерів і дисперсних наповнювачів, що знаходяться в агрегованому стані. Показано, що шляхом створення високої вихідної пористості в полімерному композиті за рахунок введення агрегатів наповнювачів, які ущільнюються, можна реалізувати ЕПФ, що супроводжується незворотнім збільшенням обєму. Спостережуваний ефект повязаний з можливістю полімерної матриці “заходити” у пори під час деформації і “виходити” з них при відновленні форми і релаксацією напружених міжвузлових ланцюгів при нагріві композита вище температури склування. Запропонований критерій оцінки здатності композита до відновлення форми із значною зміною обєму як відношення насипної густини порошку до густини його компакта.
Розроблено фізичну модель, що описує кінематику деформації пористого аморфного полімеру на стадії первинної деформації зразка і при відновленні його форми. В межах вказаної моделі побудовані граничні поверхні пластичності в просторі деформацій, що визначають межі області, в яких компактний і пористий полімери можуть деформуватися без руйнування. Показана можливість її застосування для НПК з наповнювачем у вигляді агрегатів, здібних до ущільнення. Уявлення моделі знаходяться в повній відповідності з виявленими закономірностями поведінки досліджених НПК.
Встановлено, що шляхом вибору відповідних схем напружено-деформованого стану матеріалу в НПК, який містить агрегований наповнювач, здібний до ущільнення, можна формувати структурні стани, забезпечуючи різні по знаку і величині співвідношення повздовжньої і поперечної деформацій при відновленні форми виробів.
Показано можливість управління характеристиками стрибкоподібної зміни електричного опору НПК в області температур відновлення форми за рахунок варіювання складу полімерної матриці, типу і вмісту електропровідного наповнювача, величини деформації. Запропонований механізм спостережуваного ефекту, заснований на уявленнях перколяційної моделі.
Отримано струмопровідний полімерний композит на основі епоксидного полімеру і терморозширеного графіту, здатний в області температур відновлення форми різко (до пяти порядків) змінювати свій електроопір. Запропоновано технічне рішення з його використання в електричних захисних пристроях.
Список литературы
Белошенко В.А., Варюхин В.Н., Возняк Ю.В. Эффект памяти формы в полимерах // Успехи химии. - Т.74. - Вып.3. - 2005. - C.285-306.
Внесок дисертанта - участь в узагальненні і систематизації літературних даних вітчизняних і зарубіжних авторів. Підготовка публікації.
Белошенко В.А., Бейгельзимер Я.Е., Борзенко А.П., Варюхин В.Н., Возняк Ю.В. Восстановление формы в полимерных композитах с уплотняющимся наполнителем // Высокомолекулярные соединения, серия
А. -Т.45. - №4. - 2003. - C.597-605.
Особистий внесок дисертанта в дану роботу - участь в проведенні експериментальних досліджень, обробка і аналіз експериментальних даних, участь в розробці фізичної моделі.
Beloshenko V.A., Varyukhin V.N., Voznyak Y.V. Electrical Properties of Carbon-Containing Epoxy Compositions under Shape Memory Effect Realization // Composites, Part A. -V.36. - Issue 1. - 2005. - P. 65-70.
Дисертанту належать організація і проведення експериментальних досліджень, обробка і аналіз отриманих даних.
Белошенко В.А., Бейгельзимер Я.Е., Варюхин В.Н., Возняк Ю.В. Электрическое сопротивление композиции эпоксидный полимер-терморасширенный графит при реализации эффекта памяти формы // Высокомолекулярные соединения, серия А. -Т.47. - №7. - 2005. - C.1169-1177.
Внесок дисертанта - отримання експериментальних даних, участь в обговоренні результатів.
Белошенко В.А., Возняк Ю.В. Эффект памяти формы и электрическое сопротивление композита эпоксидный полимер-терморасширенный графит // Пластические массы. -№1. - 2006. - С. 41-43.
Особистий внесок дисертанта в дану роботу - проведення експериментальних досліджень, обробка і аналіз експериментальних даних.
Белошенко В.А., Борзенко А.П., Варюхин В.Н., Возняк Ю.В. Восстановление формы в композитах эпоксидный полимер-терморасширенный графит после комбинированной деформации // Высокомолекулярные соединения, серия Б. -Т.48. - №5. -2006. - С.869-873.
Внесок дисертанта - в отриманні експериментальних даних і узагальненні результатів.
Дисертанту належать організація і проведення експериментальних досліджень, участь в аналізі експериментальних даних.
Белошенко В.А., Борзенко А.П., Возняк Ю.В. Термостимулированная релаксация деформации композита эпоксидный полимер-терморасширенный графит // Матеріали Міжнародної науково-практичної конференції “Структурна релаксація у твердих тілах”. - Вінниця, 2003. - С.99-100.
Возняк Ю.В. Ефект памяті форми та електричні властивості композиції епоксидний полімер-терморозширений графіт // Матеріали V Української конференції молодих вчених з високомолекулярних сполук. - Київ, 2003. - С.140.
Beloshenko V.A.,Varyukhin V.N., Voznyak Y.V, Zaika T.P. Electrical properties of carbon-containing epoxy compositions under realization of the shape memory effect // In book of abstracts of XIII Int. Conf. “Mechanics of composite materials”. - Latvia, Riga, 2004. - Р.30.
Белошенко В.А., Борзенко А.П., Возняк Ю.В. Формирование программируемого эффекта памяти формы в системе эпоксидный полимер-терморасширенный графит // Материалы 9 Международной конференции по химии и физикохимии олигомеров. - Одесса, 2005. - С.290.
Белошенко В.А., Яковлева Р.А., Возняк Ю.В. Эффект памяти формы и электрическое сопротивление углеродсодержащих эпоксидных композиций // Материалы 9 Международной конференции по химии и физикохимии олигомеров. - Одесса, 2005. - С.291.
Белошенко В.А., Бейгельзимер Я.Е., Варюхин В.Н., Возняк Ю.В. Эффект памяти формы в полимерных композитах после комбинированной деформации // Материалы III Евразийской научно-практической конференции “Прочность неоднородных структур”. - Россия, Москва, 2006. - С.174.
Beloshenko V.A., Varyukhin V.N., Voznyak Y.V. Shape recovery of epoxy composites with densifying filler after combined deformation // In book of abstracts of XIV Int. Conf. “Mechanics of composite materials”. - Latvia, Riga, 2006. - Р.27.
Белошенко В.А., Возняк Ю.В. Эффект памяти формы с изменением объема в полимерных композитах с уплотняющимся наполнителем // Материалы XVI Международной конференции “Физика прочности и пластичности материалов”. - Россия, Самара, 2006. - С.154-155.
Белошенко В.А., Возняк Ю.В. Эффект памяти формы в системах полимер-уплотняющийся наполнитель после комбинированной деформации // Материалы III Всероссийской конференции “Физико-химические процессы в конденсированном состоянии и на межфазных границах”. - Россия, Воронеж, 2006. - С.690-691.
Білошенко В.О., Борзенко О.П., Варюхін В.М., Возняк Ю.В. Струмообмежувальний елемент і пристрій для захисту електричних ланцюгів від підвищеної температури // Деклараційний патент на винахід №63214 Україна; Заявл. 03.03.2003; Опубл. 15.01.2004, Бюл. №1.
Дисертанту належать організація і проведення експериментальних досліджень, участь в аналізі експериментальних даних і оформлення заявки.
Білошенко В.О., Возняк Ю.В. Спосіб виготовлення струмообмежувального елемента // Деклараційний патент на винахід №69588 Україна; Заявл. 19.09.2003; Опубл. 15.09.2004, Бюл. №9.
Дисертанту належать організація і проведення експериментальних досліджень, обробка і аналіз отриманих даних і оформлення заявки.
Білошенко В.О., Возняк Ю.В. Процес виготовлення струмообмежувального елемента // Деклараційний патент на корисну модель №11980 Україна; Заявл.18.07.2005; Опубл.16.01.2006, Бюл. №1.
Особистий внесок дисертанта в дану роботу - проведення експериментальних досліджень, обробка і аналіз експериментальних даних і оформлення заявки.