ДОСЛІДЖЕННЯ МІЦНОСТІ І ДЕФОРМАЦІЙ КОМПОЗИЦІЙНИХ МАТЕРІАЛІВ НА ОСНОВІ НАПОВНЕНИХ ПОЛІМЕРІВ

Анотація

Метою даної роботи є вивчення залежності міцності при стиску та згині і деформацій полімерних матеріалів від кількості наповнювача для визначення його оптимальної кількості. Полімерний композиційний матеріал складається із зв’язуючого поліметилметакрилата і наповнювача – піску кварцового фракцій 0,14 мм, 0,315 мм, 0,63 мм. Кількість наповнювачів кожної фракції змінювалася від 100 до 500 масових частин. Міцність полімерного наповненого матеріалу визначали випробуванням зразків-кубів на стиск і зразків-балочок при згині. Деформації визначали на зразках-призмах при їх розтягуванні. Результати дослідження свідчать про значний вплив фракційного складу піску на міцнісні і деформативні властивості композиційного матеріалу на основі поліметилметакрилату. Найбільшу міцність (90 МПа при стиску і 40 МПа при згині) продемонстрували зразки із найменшою фракцією наповнювача 0,14 мм при кількості 150 масових частин. Збільшення як розміру частинок так і їх кількості призводить до зменшення міцності наповненої композиції. Аналіз залежностей напруження-деформації показав, що деформації знижуються зі зменшенням кількості мінерального наповнювача. При збільшенні кількості наповнювача деформації текучості з’являються при менших значеннях напруження розтягу, що пов’язано із меншою взаємодією на границі наповнювач-полімер і, за рахунок цього, більшої здатності полімеру до пластичних деформацій. На основі отриманих залежностей запропоновано механізм  розвитку пошкоджень структури при навантаженні, який полягає у врахуванні міжфазної взаємодії на границях розподілу полімер-наповнювач і наповнювач-наповнювач. Менший розмір частинок наповнювача призводить до збільшення їх питомої поверхні і більшої структуруючої ролі поверхні. Збільшення розмірів частинок піску і їх кількості збільшує пористість матеріалу, що зменшує міцність композиційного матеріалу і здатність до пружних оборотних деформацій. Практичне значення проведених досліджень полягає у можливості застосування наповнених полімерних композитів для відновлювальних ремонтних робіт, в яких традиційні дороговартісні цементні наповнювачі замінено більш дешевим і екологічним дрібним піском.