АГЛОМЕРАЦИЯ ДИСПЕРСНЫХ ЧАСТИЦ ПРИ ФОРМИРОВАНИИ НАПОЛНЕННОГО ПОЛИМЕРНОГО МАТЕРИАЛА: NPLSYO

Елена Андреевна  Бобина; Максим Петрович Данилаев; Владимир Александрович Куклин; Сергей Алексеевич  Карандашов; Константин Владимирович  Файзуллин

doi:10.25712/ASTU.2072-8921.2024.03.024

Авторы

Елена Андреевна Бобина Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н.Туполева – КАИ https://orcid.org/0000-0002-0196-1693
Максим Петрович Данилаев Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н.Туполева – КАИ https://orcid.org/0000-0002-7733-9200
Владимир Александрович Куклин Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н.Туполева – КАИ https://orcid.org/0000-0003-4254-5837
Сергей Алексеевич Карандашов Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н.Туполева – КАИ https://orcid.org/0000-0001-7608-6531
Константин Владимирович Файзуллин Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н.Туполева – КАИ https://orcid.org/0009-0003-4507-058X

DOI:

https://doi.org/10.25712/ASTU.2072-8921.2024.03.024

Ключевые слова:

полимерные композиты, агломерация дисперсных частиц, капсулирование, полиметилметакрилат, субмикронные частицы оксида алюминия, размер агломератов частиц

Аннотация

В статье рассматривается актуальная проблема агломерации дисперсных частиц при формировании наполненных полимерных материалов. В исследовании проведен анализ влияния предварительной обработки дисперсных частиц и выбора товарной формы исходного полимерного материала на размеры и концентрацию агломератов. В качестве объекта исследования выбраны композиты на основе ПММА с субмикронными частицами оксида алюминия. Применение ультразвуковой обработки и капсулирования частиц полистиролом показало их высокую эффективность в снижении концентрации и размеров агломератов. Результаты экспериментов подтвердили, что наиболее оптимальные параметры агломерации достигаются при сочетании ультразвуковой обработки с капсулированием, а также выборе оптимальной товарной формы полимера.

Библиографические ссылки

Oleiwi J.K., Hamad Q.A. Studying the mechanical properties of denture base materials fabricated from polymer composite materials // Al-Khwarizmi Engineering Journal. 2018. Т. 14, № 3. С. 100–111. https://doi.org/10.22153/kej.2018.01.006

Experimental analysis of mechanical and thermal characteristics of luffa/epoxy polymer composite under the influence of nanosilica / Saminathan R. [и др.]. // Advances in Materials Science and Engineering. 2022. Т. 2022. С. e6040629. http://dx.doi.org/10.1155/2022/6040629

Novel epoxy-based biocidal composite material filled with polylactide-capsulated copper (I) oxide particles / Danilaev M. [и др.]. // Karbala International Journal of Modern Science. 2023. Т. 9, № 3. С. 417–428. https://doi.org/10.33640/2405-609X.3309

Magnetic polymer composite particles: design and magnetorheology / Lu Q. [и др.]. // Polymers. 2021. Т. 13, № 4. С. 512. https://doi.org/10.3390/polym13040512

Selection, processing, properties and applications of ultra-high temperature ceramic matrix composites, UHTCMCs – a review / Binner J. [и др.]. // International Materials Reviews. 2020. Т. 65, № 7. С. 389–444. https://doi.org/10.1080/09506608.2019.1652006

Impact of the nanocarbon on magnetic and electrodynamic properties of the ferrite/polymer composites / Trukhanov A.V. [и др.]. // Nanomaterials. 2022. Т. 12, № 5. С. 868. https://doi.org/10.3390/nano12050868

Intrinsic self-healing epoxies in polymer matrix composites (PMCs) for aerospace applications / Paolillo S. [и др.]. // Polymers. 2021. Т. 13, № 2. С. 201. https://doi.org/10.3390/polym13020201

Tański T., Matysiak W., Hajduk B. Manufacturing and investigation of physical properties of polyacrylonitrile nanofibre composites with SiO2, TiO2 and Bi2O3 nanoparticles // Beilstein J. Nanotechnol. 2016. Т. 7, № 1. С. 1141–1155. https://doi.org/10.3762/bjnano.7.106

Ruoff R.S., Lorents D.C. Mechanical and thermal properties of carbon nanotubes // Carbon. 1995. Т. 33, № 7. С. 925–930. https://doi.org/10.1016/0008-6223(95)00021-5

Mechanical, thermal and rheological properties of polyethylene-based composites filled with micrometric aluminum powder / Mysiukiewicz O. [и др.]. // Materials. 2020. Т. 13, № 5. С. 1242. https://doi.org/10.3390/ma13051242

Ultrabroad microwave absorption ability and infrared stealth property of nano-micro CuS@rGO lightweight aerogels / Wu Y. [и др.]. // Nano-Micro Lett. 2022. Т. 14, № 1. С. 171. https://doi.org/10.1007/s40820-022-00906-5

A lightweight, elastic, and thermally insulating stealth foam with high infrared-radar compatibility / Gu W. [и др.]. // Advanced Science. 2022. Т. 9, № 35. С. 2204165. https://doi.org/10.1002/advs.202204165

Carbon fiber assisted glass fabric composite materials for broadband radar cross section reduction / Pang Y. [и др.]. // Composites Science and Technology. 2018. Т. 158. С. 19–25. https://doi.org/10.1016/j.compscitech.2018.02.001

Carbonaceous materials coated carbon fibre reinforced polymer matrix composites / Salahuddin B. [и др.]. // Polymers. 2021. Т. 13, № 16. С. 2771. https://doi.org/10.3390/polym13162771

Impact of micro silica filler particle size on mechanical properties of polymeric based composite material / Siraj S. [и др.]. // Polymers. 2022. Т. 14, № 22. С. 4830. https://doi.org/10.3390/polym14224830

Effects of filler size on the mechanical properties of polymer-filled dental composites: A review of recent developments / Kundie F. [и др.]. // JPS. 2018. Т. 29, № 1. С. 141–165. http://dx.doi.org/10.21315/jps2018.29.1.10

Cazan C., Enesca A., Andronic L. Synergic effect of TiO2 filler on the mechanical properties of polymer nanocomposites // Polymers. 2021. Т. 13, № 12. С. 2017. https://doi.org/10.3390/polym13122017

A predictive model towards understanding the effect of reinforcement agglomeration on the stiffness of nanocomposites / Demir E.C. [и др.]. // Journal of Composite Materials. 2022. Т. 56, № 10. С. 1591–1604. https://doi.org/10.1177/00219983221076639

Quantitative assessment of particle dispersion in polymeric composites and its effect on mechanical properties / Rani G.E. [и др.]. // Journal of Materials Research and Technology. 2022. Т. 19. С. 1836–1845. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2022.05.147

Ahmed S., Jones F.R. A review of particulate reinforcement theories for polymer composites // J Mater Sci. 1990. Т. 25, № 12. С. 4933–4942. https://doi.org/10.1007/BF00580110

Particle–particle and particle-matrix interactions in calcite filled high-density polyethylene—steady shear / Osman M.A. [и др.]. // Journal of Rheology. 2004. Т. 48, № 5. С. 1167–1184. http://dx.doi.org/10.1122/1.1784782

The effect of agglomeration on the electrical and mechanical properties of polymer matrix nanocomposites reinforced with carbon nanotubes / Tamayo-Vegas S. [и др.]. // Polymers. 2022. Т. 14, № 9. С. 1842. https://doi.org/10.3390/polym14091842

Effect of interphase, curvature and agglomeration of SWCNTs on mechanical properties of polymer-based nanocomposites: Experimental and numerical investigations / Maghsoudlou M.A. [и др.]. // Composites Part B: Engineering. 2019. Т. 175. С. 107119. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2019.107119

Agglomeration effect on biomechanical performance of CNT-reinforced dental implant using micromechanics-based approach / Elleuch S. [и др.]. // Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials. 2023. Т. 145. С. 106023. https://doi.org/10.1016/j.jmbbm.2023.106023

Structure dependent interface adsorption in polymer nanocomposites / Ciprari D. [и др.]. // 15th European Conference on Composite Materials: Composites at Venice, ECCM 2012.

Influence of the thickness of a polymer shell applied to surfaces of submicron filler particles on the properties of polymer compositions / Akhmadeev A.A. [и др.]. // Mech Compos Mater. 2020. Т. 56, № 2. С. 241–248. https://doi.org/10.1007/s11029-020-09876-4

Гаврилова Н.Н., Назаров В.В., Яровая О.В. Микроскопические методы определения размеров частиц дисперсных материалов: учеб. пособие. М.: РХТУ им. Д. И. Менделеева, 2012. 52 с.

Зависимость диэлектрической проницаемости и удельного объемного сопротивления полимерных композитов от концентрации наноразмерных частиц наполнителей алюминия и сажи / Ахриев А.С. [и др.]. // Вестник ДГТУ. Технические науки. 2017. Т. 44, №2. С.18–27. https://doi.org/10.21822/2073-6185-2017-44-2-18-27

Formation mechanism of residual stresses in micro-injection molding of PMMA: A molecular dynamics simulation / Weng C. [и др.]. // Polymers. 2020. Т. 12, № 6. С. 1368. https://doi.org/10.3390/polym12061368