В работе предложен метод моделирования на основе микромеханических моделей (типа модели Pukanszky) для определения межфазных свойств в трехкомпонентных полимерных нанокомпозитах с двумя различными нанонаполнителями. Предлагаемые модели позволяют рассчитать объемную долю, толщину и прочность межфазных границ между наночастицами и полимерной матрицей с использованием экспериментальных значений модуля Юнга и предела текучести. Проведен расчет свойств межфазных границ для нанокомпозита полипропилен/монтмориллонит (Mt)/CaCO₃ с различным содержанием нанонаполнителя (2, 4, 6 мас. % Mt и 2, 8, 14, 20 мас. % CaCO₃). Расчеты показали разную зависимость толщины межфазного слоя от размера нанонаполнителя, а также объемных долей нанонаполнителя и межфазного слоя. Прочность межфазного слоя прямо зависит от межфазного взаимодействия и адгезии между наночастицами и полимерной матрицей.

Ключевые слова: тройные полимерные нанокомпозиты, межфазные свойства, модуль Юнга, предел текучести

 

Simple models for interphase characteristics in polypropylene/montmorillonite/CaCO₃ nanocomposites

This work suggests a modeling method based on micromechanical models such as Pukanszky one to determine the interphase properties in ternary polymer nanocomposites containing two nanofillers. The developed models can calculate the volume fraction, thickness and strength of interphases between nanoparticles and polymer matrix using the experimental data of Young's modulus and yield strength. The properties of interphases are calculated and discussed for polypropylene/montmorillonite (Mt)/CaCO₃ ternary polymer nanocomposites at different nanofiller contents (2, 4 and 6 wt % of Mt and 2, 8, 14 and 20 wt % of CaCO₃). The developed models demonstrate that the thickness of interphase differently depends on nanofiller size and volume fractions of nanofiller and interphase. In addition, it is shown that the strength of interphase directly correlates to the interfacial interaction/adhesion between nanoparticles and polymer matrix.

Keywords: ternary polymer nanocomposites, interphase properties, Young's modulus, yield strength

 

 

Y. Zare, K.Y. Rhee, S.-J. Park  Простые модели расчета межфазных характеристик для нанокомпозита полипропилен/монтмориллонит/CaCO3 // Физ. мезомех. - 2019. - Т. 22. - № 4. - С. 101-107