ОСОБЕННОСТИ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ЭЛАСТОМЕРНЫХ КОМПОЗИТОВ, УПРОЧНЕННЫХ ЧАСТИЦАМИ МИНЕРАЛЬНЫХ НАПОЛНИТЕЛЕЙ НА ОСНОВЕ ДИОКСИДА КРЕМНИЯ И УГЛЕРОДА
Автор: Юрий Витальевич Корнев
Соавторы: Семенов Н. А., Соляев Ю. О., Валиев Х. Х.
Организация: Институт прикладной механики РАН, Москва
Эластомерные композиты – одни из наиболее перспективных конструкционных материалов, изделия из них широко востребованы и применяются в автомобильной, авиационной, космической, нефтеперерабатывающей и др. промышленности. При создании эластомерных композитов, конструкций и изделий из них в последнее время существенное внимание уделяется вопросам экологии, а также повышению экономической эффективности и энергоэффективности при их производстве. В связи с этим, разработка новых типов упрочняющих дисперсных наполнителей для композиционных материалов, в том числе и природного происхождения, обеспечивающих оптимальный баланс механических свойств композитам и имеющих преимущества по стоимости перед существующими, является актуальной задачей.
Развитие представленного направления исследований включает разработку принципов создания композитных материалов на основе полимерных и эластомерных матриц и нового класса наноструктурированных минеральных наполнителей природного происхождения различного строения (например, шунгит, диатомит, галлуазит, продукты переработки рисовой шелухи и др.), а также исследование особенностей механического поведения и эффектов упрочнения в таких композитах. Предложенные новые исходные материалы для получения упрочняющих наполнителей эластомерных композитов, отличаются от существующих упрочняющих наполнителей (например, техуглерода и коллоидной кремнекислоты), меньшими затратами при получении, экологической безопасностью и, в зависимости от параметров их структуры, позволяют обеспечить полимерным композитам ряд уникальных свойств [1].
Полученные экспериментальные данные показывают на значительный эффект упрочнения до пяти раз при уменьшении среднего размера частиц. Установлено, что наиболее эффективными с точки зрения эффекта упрочнения при применении в качестве наполнителя являются частицы на основе аморфного диоксида кремния, полученные из продуктов переработки рисовой шелухи, и порода шунгит. Показано существенное влияние функциональности поверхности и соотношения углерод/диоксид кремния субмикронных частиц наполнителя на механические свойства эластомерных композитов. Установлено, что новые классы упрочняющих наполнителей в перспективе могут быть рекомендованы для практического применения.
1. Yu. V. Kornev, O.V. Boiko, D.V. Guskov, N.A Semenov. Experimental investigation of the reinforcing effect of organosilane-modified nanodispersed mineral shungite in elastomeric composites. // Composites: Mechanics, Computations, Applications. An International Journal, 2016. -3 (7): - р. 189-200.
