Strength Characteristics of Polymer Composites Filled with Coarse and Macro Particles with Different Types of Disperse Structure

K. I.  Kharlamova; Харламова К. И.; I. D. Simonov-Emel’yanov; Симонов-Емельянов И. Д.; Yu. M.  Maksimova; Максимова Ю. М.; G. I. Ezdakov; Ездаков Г. И.

doi:10.31857/S0040357123030077

Strength Characteristics of Polymer Composites Filled with Coarse and Macro Particles with Different Types of Disperse Structure

Authors: Kharlamova K.I.¹, Simonov-Emel’yanov I.D.¹, Maksimova Y.M.¹, Ezdakov G.I.¹
Affiliations:
1. Lomonosov Institute of Fine Chemical Technologies, Russian Technological University—MIREA,
Issue: Vol 57, No 3 (2023)
Pages: 309-316
Section: Articles
Published: 01.05.2023
URL: https://journals.rcsi.science/0040-3571/article/view/138469
DOI: https://doi.org/10.31857/S0040357123030077
EDN: https://elibrary.ru/ROWHXT
ID: 138469

Cite item

Full Text

Open Access
Restricted Access

Access granted
Restricted Access

Subscription Access

Abstract
About the authors
References
Supplementary files
Statistics

Abstract

This paper reports some data on the effect of the type of disperse structure and the sizes of particles (coarse and macro particles) on the strength characteristics of disperse-filled polymer composites (DFPCs) based on polymer matrices of different nature (thermoplastics and thermosets). In this study, the types of disperse structure were calculated using a generalized model of the DFPC structure in terms of generalized (Θ) and reduced (Θ/В, Θ/Sf) parameters, which made it possible to estimate the effect of the parameters and type of disperse structure on the strength properties of DFPCs containing fillers with various particle sizes. It was shown that, when designing the composition of DFPCs with macro and coarse disperse particles for both thermoplastics and thermosets in the region of diluted systems (volume fraction Θ > 0.90), the strength remains almost equal to that of the polymer matrix. When creating low-filled systems (0.90 > Θ > 0.75), the strength decreases by 10–15% in comparison with the polymer matrix at a filler volume fraction φf up to 0.14.

Keywords

size of filler particles, polymer matrix, polymer composite, disperse structure, structure parameters, strength characteristics

References

Каблов Е.Н. Композиты: сегодня и завтра // Металлы Евразии. 2015. № 1. С. 36–39.
Baranov A. B., Andreeva T.I., Simonov-Emelʼyanov I.D., Peksimov O.E. The structure, composition and preparation of injection-molded composite materials based on glass-filled polysulfone // Fine Chem. Technol. Eng. 2019. V.14. № 4. P. 39–44 [Баранов А.Б., Андреева Т.И., Симонов-Емельянов И.Д., Пексимов О.Е. Структура, составы и получение литьевых композиционных материалов на основе стеклонаполненного полисульфона // Тонк. хим. техн. 2019. Т. 14. № 4. С. 39–44.]
Симонов-Емельянов И.Д., Харламова К.И. Технологическая классификация дисперсных наполнителей по размерам и проектирование полимерных композитов с разными типами структур // Пласт. массы. 2022. № 9–10. С. 3–7.
Сайфуллин Р.С. Неорганические композиционные материалы. М.: Химия, 1983.
Берлин A.A., Вольфсон С.А., Ошмян В.Г., Ениколопов Н.С. Принципы создания композиционных полимерных материалов. М.: Химия, 1973.
Серенко О.А., Гончарук Г.П., Баженов С.Л. Пластично-пластичный переход в дисперсно-наполненных композитах на основе термопластичных полимеров // Высокомол. соед. Серия A. 2006. Т. 48. № 6. С. 959–969.
Серенко О.А., Гончарук Г.П., Оболонкова Е.С., Баженов С.Л. Хрупкоиластичный переход в композитах полимер-частицы резины // Высокомол. соед. Серия А, 2006. Т. 48. № 3. С. 481–494.
Баженов С.Л., Гончарук Г.П., Кнунянц М.И., Авинкин В.С., Серенко О.А. Влияние концентрации частиц резины на механизм разрушения наполненного полиэтилена высокой плотности // Высокомол. соед. Серия А. 2002. Т. 44. № 4. С. 637–647.
Немахов И.В., Гончарова М.А. Полимербетоны и их классификация // Строительство и архитектура. Тенд. разв. совр. науки. 2018. С. 70–72.
Горенберг А.Я., Трофимов А.Н., Иванова-Мумжиева В.Г., Плешков Л.В., Байков А.В. // Пласт. масс. 2021. № 3–4. С. 336.
Симонов-Емельянов И.Д., Харламова К.И., Дергунова Е.Р. Маслоемкость дисперсных порошков и определение максимального содержания наполнителей в полимерных композиционных материалах // Клеи. Герм. Техн. 2022. № 3. С. 18–24.
Харламова К.И., Дергунова Е.Р., Симонов-Емельянов И.Д. Олигомероемкость дисперсных наполнителей и расчет их максимального содержания в полимерных композиционных материалах // Пласт. массы. 2022. № 3–4. С. 21–24.