3.4.4 Предельная деформация

Ход зависимости _р ПКМ от содержания наполнителя (рис. 3.6) носит более сложный характер, чем для упругих свойств (рис. 3.5).

Высокие деформации полимеров при температуре выше температуры хрупкости обусловлены изменением конформации макромолекул. Хаотично ориентированные в трехмерном объеме сегменты макромолекул при деформировании переориентируются в одном направлении. Поэтому _р полимера при наполнении должно уменьшаться пропорционально корню кубическому из объема наполнителя в композите. Для полимеров, находящихся в вязкотекучем или высокоэластическом состояниях, при невысоких степенях наполнения наблюдается зависимость, близкая к предполагаемой:

_р  _р1(1-₂^1/3) (3.22)

О днако влияние наполнителя на развитие вынужденно-эластической деформации полимеров (в температурном интервале Т_хр  Т  Т_ст или Т_пл), существенно отличается от зависимости (3.22) (рис. 3.6).

Рис. 3.6 Типичная зависимость относительного удлинения полимеров при разрыве от относительного содержания наполнителя при Т_хр  Т  Т_ст (Т_пл).

Развитие вынужденно-эластической деформации происходит только в том случае, если предел текучести полимера _т ниже предела его прочности _р . Наполнитель значительно повышает _т, тогда как _р при наполнении меняется незначительно.

Как только предел текучести полимера из-за наполнения достигает его предела прочности, вынужденно-эластическая деформация перестает развиваться, и _р довольно резко снижается (рис. 3.6).

3.4.5 Влияние характеристик наполнителя на деформационные свойства

Форма частиц. Из уравнений (3.14), (3.15), (3.18) следует, что увеличение k_Е и уменьшение _m наполнителя вызывает рост Е,  и Н композита. Параметры k_Е и _m характеризуют в основном форму частиц наполнителя: чем больше отклонение формы частиц от сферической и чем сложнее их форма, тем больше значение k_Е и меньше _m. Понятно, что чем сложнее форма частицы, тем больший объем полимера эта частица связывает, и тем большее сопротивление деформированию макромолекул она оказывает. Поэтому увеличение k_Е и уменьшение _m наполнителя вызывает также рост _т и снижение .

Удельная поверхность и размер частиц. Представленные уравнения (3.15), (3.18) прямым образом не показывают влияния на деформационные свойства ПКМ таких важных характеристик наполнителя как удельная поверхность и размер частиц. Выше было отмечено, что увеличение S_уд вызывает существенный рост Е, , Н, _т и уменьшение . Это обусловлено увеличением доли адсорбированных на поверхности наполнителя и заторможенных макромолекул. Увеличение размера частиц наполнителя вызывает противоположное влияние на рассматриваемые свойства ПКМ. Это обусловлено чем, что с увеличением размера частиц наполнителя уменьшается его удельная поверхность.

Следует отметить, что из всех перечисленных здесь характеристик наполнителя наиболее сильное влияние на деформационные свойства композита оказывает форма частиц наполнителя

Влияние качества диспергирования наполнителя. Качество диспергирования наполнителя характеризуется количеством и размером агломератов, образованных первичными частицами. Образование агломератов означает усложнение формы диспергированных частиц (рост k_E и снижение _m). Следовательно, ухудшение качества диспергирования наполнителя ведет к повышению модулей упругости (Е, G, M), , Н, _Т и уменьшению .