Вплив розміру наповнювача на структуру та властивості полімерної матриці

Abstract

UK: Мета роботи. Вивчення впливу розміру часток оксиду алюмінію (Al2O3) на механічні характеристики полімерного композиту з додаванням рубленого скловолокна. Вивчення взаємодії між частками оксиду алюмінію та рубленого скловолокна. Методи дослідження. Було проведено дослідження зразків на розтяг за ДСТУ EN ISO 527-5:2018. Випробування проводили на розривній машині «MTS Criterion Model 43» з максимальним зусиллям 50 кН. Металографічний аналіз проводили на мікроскопі KEYENCE VHX при збільшеннях 50 та 500. Мікроструктуру полімерної матриці визначали на шліфах без травлення. Растровий електронний аналіз проводили на мікроскопі JEOL JSM-5510LV. Отримані результати. Показано дослідження впливу введення різних розмірів фракції оксиду алюмінію на полімерну матрицю. Було виявлено, що зі збільшенням фракції міцність полімерної композиції зменшується. Також було проведене дослідження взаємодії рубленого скловолокна та різних фракцій оксиду алюмінію на механічні характеристики та морфологію з’єднання з полімерною композицією. Наукова новизна. Взаємодія рубленого волокна з фракціями оксиду алюмінію може впливати на механічні властивості композиту, такі як міцність, жорсткість, та еластичність. Ця взаємодія може підвищити або зменшити механічну стійкість матеріалу залежно від характеру контакту та співвідношення компонентів. Вивчення морфології з’єднання між рубленим волокном і фракціями оксиду алюмінію може допомогти зрозуміти, як вони взаємодіють між собою у композитній структурі. Це включає аналіз адгезії між компонентами, структури підключень та можливих дефектів, що можуть виникнути під час процесу виготовлення. Дослідження цієї взаємодії відкриває можливості для розробки нових композитних матеріалів з покращеними властивостями та різноманітними застосуваннями в промисловості, будівництві, авіації, автомобільній промисловості та інших галузях. Практична цінність. Практичне значення полягає також у вдосконаленні технологій виробництва та впровадженні нових матеріалів у промисловість. Можливість керувати механічними властивостями композитів шляхом зміни розміру фракції оксиду алюмінію може сприяти створенню більш ефективних матеріалів для виробництва автомобілів, літаків, будівельних конструкцій тощо. Крім того, розуміння взаємодії рубленого скловолокна та фракцій оксиду алюмінію може відкрити нові можливості для розробки композитів з унікальними механічними характеристиками, що відповідають вимогам сучасних технологій та промислових виробництв. EN: Purpose. The aim of the study is to investigate the influence of aluminum oxide (Al2O3) particle size on the mechanical properties of a polymer composite with added chopped glass fiber, as well as to explore the interaction between aluminum oxide particles and chopped glass fiber. Research methods. Specimens were tested for tensile strength according to DSTU EN ISO 527-5:2018. Testing was conducted using an MTS Criterion Model 43 universal testing machine with a maximum load of 50 kN. Metallographic analysis was performed using a KEYENCE VHX microscope at magnifications of 50× and 500×. The microstructure of the polymer matrix was determined on unetched samples. Scanning electron microscopy was carried out using a JEOL JSM-5510LV microscope. Results. The influence of introducing different sizes of aluminum oxide fraction on the polymer matrix was studied. It was found that with an increase in the fraction size, the strength of the polymer composition decreases. Additionally, the interaction between chopped glass fiber and various fractions of aluminum oxide on the mechanical characteristics and morphology of the connection with the polymer composition was investigated. Scientific novelty. The interaction of chopped fiber with aluminum oxide fractions may affect the mechanical properties of the composite, such as strength, stiffness, and elasticity. Investigation of the morphology of the connection between chopped fiber and aluminum oxide fractions can help understand how they interact within the composite structure. This includes analyzing the adhesion between components, the structure of junctions, and possible defects that may arise during the manufacturing process. Studying this interaction opens up opportunities for the development of new composite materials with improved properties and diverse applications in industry, construction, aviation, automotive, and other fields. Practical value. The practical significance lies in refining manufacturing technologies and implementing new materials in industry. The ability to control the mechanical properties of composites by changing the size of aluminum oxide fractions can contribute to the creation of more efficient materials for the production of automobiles, aircraft, building constructions, and more. Additionally, understanding the interaction between chopped glass fiber and aluminum oxide fractions may open up new possibilities for developing composites with unique mechanical characteristics that meet the requirements of modern technologies and industrial production.