Механические характеристики эпоксидных нанокомпозитных покрытий с частицами ультрадисперсного алмаза

Abstract

Исследованы механические характеристики эпоксидных нанокомпозитов с частицами ультрадисперсного алмаза в качестве наполнителя. Показано, что добавление частиц ультрадисперсного алмаза концентрацией 0,05 мас.ч на 100 мас.ч эпоксидного связующего максимально увеличивает предел прочности при изгибе и снижает остаточные напряжения в композите. Кроме того, повышается модуль упругости композиционного материала. Методом ИК-спектрального анализа установлена химическая активность поверхности частиц нанонаполнителя, обеспечивающая при сшивании эпоксидных композиционных материалов повышение физикомеханических свойств. Поверхность излома нанокомпозитных материалов исследована методом оптической микроскопии. На основе анализа топологии излома эпоксидных наноматериалов выявлена упорядоченная структура без видимых включений, что свидетельствует о максимальной степени сшивания композиционных материалов при концентрации ультрадисперсного алмаза 0,05 мас.ч. Равномерное распределение напряжений в объеме исследованных материалов говорит о термодинамическом равновесии в системах после сшивания.

Досліджено механічні характеристики епоксидних нанокомпозитів із частинками ультрадисперсного алмазу як наповнювача. Показано, що додавання частинок ультрадисперсного алмазу в концентрації 0,05 мас.ч на 100 мас.ч епоксидного зв’язуючого максимально збільшує границю міцності при згині і зменшує залишкові напруження в композиті. Окрім того, збільшується модуль пружності композиційного матеріалу. Методом ІК-спектрального аналізу установлено хімічну активність поверхні частинок нанонаповнювача, яка забезпечує при зшиванні епоксидних композиційних матеріалів підвищені фізико-механічні властивості. Поверхню злому нанокомпозиційних матеріалів досліджено методом оптичної мікроскопії. На основі аналізу топології злому епоксидних наноматеріалів виявлено упорядковану структуру без видимих включень, що свідчить про максимальну степінь зшивання композиційних матеріалів при концентрації ультрадисперсного алмазу 0,05 мас.ч. Рівномірний розподіл напружень в об’ємі досліджуваних матеріалів говорить про термодинамічну рівновагу в системах після зшивання.

The mechanical characteristics of epoxy-based nanocomposites with ultradisperse diamond particles used as a filler are investigated. It is shown that the addition of 0.05 weight part of ultradisperse diamond particles per 100 weight part of the epoxy binder material provides the maximal value of the bending strength and reduces the residual stresses in the composite under study. Moreover, the enhancement of the composite elastic modulus is acquired. The IR-spectral analysis results obtained revealed a chemical activity of the nonofiller particle surface, which improves the physicalmechanical properties of the merged composites with the epoxy matrix. The optical microscopic studies of the nanonomposite fractoctographies with the following analysis of their topology have revealed an ordered structure with no observed inclusions, which corresponds to the maximal degree of merging of composite materials at the above level of 0.05 weight part of ultradisperse diamond particles. A uniform stress distribution in the bulk of the material under study strongly suggests a thermodynamic balance of the system after the merging process.