Оценка модулей упругости смесей древесно-полимерных композитов с минеральным наполнителем

Изложен способ прогнозирования модуля упругости материалов на основе древесно-полимерных композитов, содержащих в качестве наполнителя CaCO₃. Эти материалы содержат тонкие дисперсии поливинилхлорида, древесной муки и кальцита. Проанализированы модули упругости при одноосном сжатии, модули сдвига и модули объемной упругости. Построены зависимости модулей упругости при одноосном нагружении, модулей сдвига и модулей объемной упругости от содержания CaCO₃. Введение минерального наполнителя в виде CaCO₃ приводит к увеличению модуля упругости при одноосном нагружении в условиях сжатия Е до 3230 МПа при содержании CaCO₃ по отношению к древесному наполнителю, равном 42%. Прогноз модуля упругости для композитов, содержащих moso-бамбук в качестве древесного наполнителя, показывает, что при содержании древесного наполнителя 42% модуль упругости E может возрасти до 4400 МПа. Модуль сдвига G при таком же содержании CaCO₃ имеет значение 1320 МПа, а модуль объемной упругости K – значение 3120 МПа.

Т.В. ЖДАНОВА¹, инженер (аспирант) (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.),
Т.А. МАЦЕЕВИЧ¹, д-р физ.-мат. наук (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.);
А.А. АСКАДСКИЙ^1,2, д-р хим. наук (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.)

¹ Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (129337, г. Москва, Ярославское ш., 26)
² Институт элементоорганических соединений им. А.Н. Несмеянова РАН (119991, г. Москва, ул. Вавилова, 28)

1. Buthaina A. Ibrahim, Karrer M. Kadum. Influence of polymer blending on mechanical and thermal properties. Modern Applied Science. 2010. Vol. 4. No. 9, pp. 157–161. DOI: 10.5539/mas.v4n9p157
2. Аскадский А.А., Кондращенко В.И. Компьютерное материаловедение полимеров. Т. 1. Атомно-молекулярный уровень. М.: Издательство Науч-ный Мир, 1999. 543 c.
2. Askadsky A.A., Kondrashchenko V.I. Komp’yuternoye materialovedeniye polimerov. T. 1. Atomno-molekulyarnyy uroven’ [Computer materials science of polymers. T. 1. Atomic-molecular level]. Moscow: Nauchniy Mir Publishing House. 1999. 543 p.
3. Аскадский А.А., Попова М.Н., Кондращенко В.И. Физико-химия полимерных материалов и методы их исследования. М.: Издательство АСВ, 2015. 407 c.
3. Askadsky A.A., Popova M.N., Kondrashchenko V.I. Fiziko-khimiya polimernykh materialov i metody ikh issledovaniya [Physico-chemistry of polymeric materials and methods of their research]. Moscow: ASV Publishing House. 2015. 407 p.
4. Saxe P., Freeman C., Rigby D. Mechanical properties of glassy polymer blends and thermosets. Materials Design, Inc., Angel Fire, NM and San Diego, CA. LAMMPS Users’ Workshop and Symposium, Albuquerque, NM, August 8, 2013.
5. Doi M., Ohta T. Dynamics and rheology of complex interfaces. I. The Journal of Chemical Physics. 1991. Vol. 95, p. 1242. https://doi.org/10.1063/1.461156
6. Anastasiadis S.H., Gancarz I., Koberstein J.T. Interfacial tension of immiscible polymer blends: temperature and molecular weight dependence. Macromolecules. 1988. Vol. 21 (10), pp. 2980–2987.
7. Biresaw G., Carriere C., Sammler R. Effect of temperature and molecular weight on the interfacial tension of PS/PDMS blends. Rheologica Acta. 2003. Vol. 42. Iss. 1–2, pp. 142–147.
8. Ellingson P.C., Strand D.A., Cohen A., Sammler R.L., Carriere C.J. Molecular weight dependence of polystyrene/poly(methyl methacrylate) interfacial tension probed by imbedded-fiber retraction. Macromolecules. 1994. Vol. 27. Iss. 6, pp. 1643–1647.
9. Gramespacher H., Meissner J. Interfacial tension between polymer melts measured by shear oscillations of their blends. Journal of Rheology. 1992. Vol. 36, pp. 1127–1142. https://doi.org/10.1122/1.550304
10. Lacroix C., Bousmina M., Carreau P.J., Favis B.D., Michel A. Properties of PETG/EVA blends: 1. Viscoelastic, morphological and interfacial properties. Polymer. 1996. Vol. 37. Iss. 14, pp. 2939–2947. https://doi.org/10.1016/0032-3861(96)89389-X
11. Li R., Yu W., Zhou C. Rheological characterization of droplet-matrix versus co-continuous morphology. Journal of Macromolecular Science, Part B. Physics. 2006. Vol. 45. Iss. 5, pp. 889–898. https://doi.org/10.1080/00222340600777496
12. Chopra D., Kontopoulou M., Vlassopoulos D., Hatzikiriakos S.G. Effect of maleic anhydride content on the rheology and phase behavior of poly(styrene-co-maleic anhydride)/poly(methyl methacrylate) blends. Rheologica Acta. 2002. Vol. 41 (1), pp. 10–24. DOI: 10.1007/s003970200001
13. Guenther G.K., Baird D.G. An evaluation of the Doi-Ohta theory for an immiscible polymer blend. Journal of Rheology. 1996. Vol. 40, Iss. 1. https://doi.org/10.1122/1.550785
14. Hashimoto T., Takenaka M., Jinnai H. Scattering studies of self-assembling processes of polymer blends in spinodal decomposition. Journal of Applied Crystallography. 1991. Vol. 24. Iss. 5, pp. 457–466. https://doi.org/10.1107/S0021889891000444
15. Bicerano J. Prediction of polymer properties. New-York, Marcel Dekker, Inc. 1996. 669 p.
16. Аскадский А.А., Ван С., Курская Е.А., Кондращенко В.И., Жданова Т.В., Мацеевич Т.А. Возможности предсказания коэффициента термического расширения материалов на основе поливинилхлорида // Строительные материалы. 2019. № 11. С. 57–65. DOI: https://doi.org/10.31659/0585-430X-2019-776-11-57-65
16. Askadskii A.A., Wang C., Kurskaya E.A., Kondra-shchenko V.I., Zhdanova T.V., Matseevich T.A. Possibilities for predicting the coefficient of thermal expansion of materials based on polyvinyl chloride. Stroitel’nye Materialy [Construction Materials]. 2019. No. 11, pp. 57–65. (In Russian). DOI: https://doi.org/10.31659/0585-430X-2019-776-11-57-65
17. Azeez M.A., Orege J.I. Bamboo, its chemical modification and products. Bamboo: Current and Future Prospects. 2018. 25 p.
18. Li X. Physical, chemical, and mechanical properties of bamboo and its utilization potential for fiberboard manufacturing. LSU Master’s Theses. 2004. 866 p.
19. Болобова А.В., Аскадский А.А., Кондращенко В.И., Рабинович М.Л. Теоретические основы биотехнологии древесных композитов. Ферменты, модели, процессы. М.: Наука, 2002. 343 c.
19. Bolobova A.V., Askadsky A.A., Kondrashchenko V.I., Rabinovich M.L. Teoreticheskiye osnovy biotekhnologii drevesnykh kompozitov. Fermenty, modeli, protsessy [Theoretical bases of biotechnology of wood composites. Enzymes, models, processes]. Moscow: Nauka. 2002. 343 p.
20. Мюллер О.Д. Совершенствование технологии производства древесных гранул: Дис. ... д-ра техн. наук. Северодвинск, 2015. 289 с.
20. Muller O.D. Improving the technology of production of wood pellets. Diss. Doctor of Science (Engineering). Severodvinsk. 2015. 289 p. (In Russian).
21. Жданова Т.В. Структурообразование древесно-полимерных композитов и влияние жидких агрессивных сред на их физико-механические характеристики: Дис. … канд. техн. наук. М., 2022.
21. Zhdanova T.V. Structure formation of wood-polymer composites and the influence of liquid aggressive media on their physical and mechanical characteristics. Diss… Cand. of Sciences (Engineering). Moscow. 2022. (In Russian).