Министерство образования Российской Федерации

Казанский государственный технологический университет

А.Е. Заикин, М.Ф. Галиханов

ОСНОВЫ СОЗДАНИЯ

ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ

МАТЕРИАЛОВ

Учебное пособие

2001

УДК 678.5/6 : 678.046

Основы создания полимерных композиционных материалов:

Учеб. пособие /А.Е. Заикин, М.Ф.Галиханов; Казан. гос. технол. ун-т. Казань, 2001. 140 с. ISBN 5-7882-0185-3

Рассмотрены основы создания полимерных композиционных материалов конструкционного назначения путем введения в полимер жидких, газообразных и различных твердых наполнителей, а также путем смешения нескольких полимеров. Описаны основные закономерности изменения важнейших физико-механических свойств полимеров при наполнении.

Предназначено для студентов, обучающихся по специальности 655100 – «Химическая технология высокомолекулярных соединений и полимерных материалов», а также аспирантов и научных работников, занимающихся созданием полимерных композиционных материалов.

Ил. 42. Табл. 9. Библиогр.: 28 назв.

Печатается по решению редакционно-издательского совета Казанского государственного технологического университета

Рецензенты: проф. В.Г. Хозин

проф. Э. Р. Галимов

ISBN 5-7882-0185-3 © Казанский государственный

технологический университет,

2001 г.

Содержание

1. Общие представления о композиционных полимерных материалах 5

1.1 История и причины создания композиционных материалов 5

1.2 Определение ПКМ 8

1.3 Классификация ПКМ 10

Литература 13

2 Композиции и Адгезия полимеров 14

2.1 Работа адгезии 14

2.2 Адгезионная прочность 16

2.3 Теории адгезии 17

2.3.1 Адсорбционная (молекулярная) теория адгезии 18

2.3.2 Теория адгезии, основанная на рассмотрении разрушения 20

2.3.3 Теория слабого граничного слоя 21

2.3.4 Диффузионная теория адгезии. 22

Литература 22

3. Композиции с дисперсныМи наполнителЯми 23

3.1 Основные цели введения дисперсных наполнителей в полимеры 23

3.2 Дисперсные наполнители 25

3.2.1 Основные характеристики дисперсных наполнителей 25

3.2.2 Классификация дисперсных наполнителей 31

3.3 Смешение, как способ получения ПКМ 32

3.3.1 Общая характеристика процесса смешения 32

3.3.2 Характеристика качества распределения наполнителя 33

3.3.3 Механизм диспергирования агломератов наполнителя 34

3.3.4 Способы повышения качества диспергирования наполнителя 38

3.3.5 Механохимические процессы при смешении 39

3.3.6 Способы смешения полимеров с дисперсными наполнителями 40

3.4 Деформационные и реологические свойства полимеров с дисперсными наполнителями 41

3.4.1 Деформационные свойства 42

3.4.2 Реологические свойства 44

3.4.3 Модуль упругости и твердость 46

3.4.4 Предельная деформация 47

3.4.5 Влияние характеристик наполнителя на деформационные свойства 48

3.5 Прочность наполненных полимеров 49

3.5.1 Разрушение и прочность материалов 49

3.5.2 Механизм упрочнения полимеров высокодисперсными частицами 50

3.5.3 Работа разрушения и ударная вязкость 54

3.5.4 Температура хрупкости 55

3.5.5 Влияние различных факторов на прочностные свойства ПКМ 56

Литература 56

4 Полимеры с волокнистыми наполнителями 58

4.1 Теоретические основы наполнения полимеров волокнами 58

4.1.1 Механизм усиления полимеров волокнами 58

4.1.2 Влияние различных факторов на свойства полимеров с волокнистым наполнителем 60

4.1.3 Компоненты для ПКМ с волокнистыми наполнителями 65

4.2 Методы получения полимерных изделий с волокнистыми наполнителями 68

4.2.1 Получение ПКМ с короткими волокнами и изделий из них 68

4.2.2 Методы получения изделий с длинными волокнами 69

4.2.3 Протяжка 70

4.2.4 Намотка. 72

4.2.5 Получение изделий формованием 76

Литература 79

5 Смеси полимеров 80

5.1 Термодинамика смешения полимеров 80

5.1.1 Адгезия между полимерами и способы ее повышения 84

5.3 Структура гетерогенных смесей полимеров 85

5.4 Механизм смешения полимеров и размер полимерных частиц 87

5.5 Механические свойства смесей полимеров 89

5.5.1 Влияние состава и структуры смесей полимеров на их механические свойства 89

5.5.2 «Усиление» хрупких полимеров каучуками 92

5.5.3 Термоэластопласты на основе смесей полимеров 95

Литература 96