жини, нанометрового діаметру нанотрубок і середньої щільності активних нуклеаціонних центрів кристалізації. Діаметр поверхні, на якій відбувається кристалізація ПЕ, грає величезну роль у процесі утворення структури шиш-кебаб. При перевищенні діаметра волокнистого наповнювача вище критичного, наприклад, при кристалізації на поверхні вуглецевого волокна, кристалізація полімеру відбувається, так як якщо б це було на плоскій поверхні, малюнок 8. Тому геометрія кристалічної структури полімеру в чому залежить від геометрії нанотрубки, і не залежить від неї хіральності [30].
Кристалізація полімеру на поверхні УНТ, у вигляді кристалічної структури шиш-кебаб, дає можливість отримувати нанокомпозити з орієнтованими кристалами, за рахунок орієнтації наповнювача і спрямованого зростання кристалічної фази, перпендикулярно поверхні нанотрубки.
Рисунок 8 - Характер кристалізації ПЕ на поверхні а) УНТ і б) вуглецевого волокна
Волокна на основі СВМПЕ володіють відносним подовженням порядку 5%. Відносне подовження композиційних волокон СВМПЕ/УНТ має двояку тенденцію. В одному випадку спостерігається зростання відносного подовження в порівнянні з матеріалами не містять нанотрубки [23]. В інших роботах відзначається зниження відносного подовження, при додаванні УНТ [24]. Збільшення відносного подовження волокна, що містить УНТ, пояснюється збільшенням ланцюгової мобільності, в результаті вторинної кристалізації. Вторинна кристалізація відбувається в процесі нагрівання прекурсорів волокна до 120 0 С, при їх орієнтуванні до кінцевого стану волокна. За твердженням авторів, в процесі вторинної кристалізації утворюється структура типу шиш-кебаб, яка має велику ланцюгову мобільність, ніж кристалічна структура вихідного СВМПЕ [23].
Особливу увагу варто приділити роботі [25], в якій здійснюють орієнтування прекурсорів волокна методом циклічного навантаження - разгружения при кімнатній температурі. Суть методу полягала в тренуванні волокна, методом його навантаження, до значення відповідного межею текучості, і подальшого повного зняття розтягуючих напружень. З подальшим кожним новим циклом прикладається розтягуюче напруга збільшувалася. Таке циклічне навантаження-разгружение продовжувалося до тих пір, поки не відбувалося руйнування волокна. Загальна деформація волокон сягала понад 200%. Виникаючі напруги у волокні реєструвалися як справжні напруги, тобто в перерахунку на змінюється перетин волокна в процесі деформування.
Всього було досліджено два типи волокон: волокно СВМПЕ без наповнювача і волокно СВМПЕ містить 0,02 масових частки. Для не наповнення волокна СВМПЕ, після тренування максимальна істинна міцність і модуль пружності становили 0,97 ГПа і 3,9 ГПа, відповідно. Для волокна містить 0,02 масові частки Мунте максимальна істинна міцність і модуль пружності становили 1,9 ГПа і 10,3 ГПа.
Наголошується, що при циклічної тренуванні матеріалу зростання механічних властивостей відбувається за рахунок наступних змін у структурі полімеру:
- освіти фибриллярной структури у СВМПЕ:
- збільшення ступеня кристалічності полімеру;
- орієнтування Мунте вздовж напрямку прикладання навантаження.
Циклічна схема нагружение - разгружение полімерного матеріалу призводить до деформаційного зміцнення полімеру, в результаті часткового розпрямлення ламелей, освіти орієнтованої фибриллярной структури і дробленню кристалічної фази на більш дрібні кристали. Для оцінки міри здатності полімерного матеріалу до деформаційного зміцнення, використовується експонентний показник n, з рівняння 1:
?=K ·? n, (1)
де K - міцнісний коефіцієнт,
?- Деформація, - експонентний показник деформаційного зміцнення.
Розрахунки експонентного показника деформаційного зміцнення показали, що для не наповнення матриці СВМПЕ n=0,91, при додаванні Мунте збільшується до n=1,15. Звідси випливає, що Мунте збільшують здатність матеріалу до зміцнення, в результаті проведення циклічного навантаження-розвантаження шляхом. Також можна відзначити, що Мунте є нуклеірующей добавкою і сприяють збільшенню ступеня кристалічності СВМПЕ. А тренування волокна призводить до додаткового зростання ступеня кристалічності на 4%, для не наповнення СВМПЕ, і на 6% для СВМПЕ/Мунте. Сумарне збільшення ступеня кристалічності, за рахунок циклічного навантаження-розвантаження шляхом і Мунте, відбувається на 15%. Обростання нанотрубок полімерним шаром, в результаті гетерогенної кристалізації, сприяє передачі напружень від матриці до нанотрубок.
Роботи, в яких спостерігалося збільшення?? еханіческіх властивостей, кажуть про освіту міцної адгезії між полімером і УН...
