УДК 539.3

DOI 10.24411/1683-805X-2019-15008

 

В работе предложена упрощенная модель Чоу для определения модуля упругости при растяжении полимерных композитов с полностью упорядоченным расположением частиц, разработанная для описания полимерных нанокомпозитов с учетом влияния межфазного слоя и расположения частиц. Проведено сравнение результатов, полученных на основе упрощенной модели, с экспериментальными данными для ряда образцов, содержащих сферические, слоистые и цилиндрические наночастицы. Полученные данные хорошо согласуются с результатами экспериментов, тогда как результаты расчетов на основе исходной модели Чоу не совпадают с экспериментальными данными. Модули нанокомпозитов, армированных сферическими наночастицами, зависят только от свойств межфазного слоя. В случае малой объемной доли межфазного слоя коэффициент Пуассона матрицы не оказывает влияния на модули нанокомпозитов со слоистыми и цилиндрическими нанонаполнителями. Показано, что межфазный слой играет важную роль в механическом поведении полимерных нанокомпозитов.

Ключевые слова: полимерные нанокомпозиты, модель Чоу, модуль растяжения, межфазный слой

 

Development of Chow model for tensile modulus of polymer nanocomposites assuming the interphase region and particle arrangement

In this study, the conventional Chow model for the tensile modulus of polymer composites containing fully aligned particles is simplified and developed for polymer nanocomposites, taking into account the effects of interphase and particle arrangement. The results obtained from the developed model are compared to the experimental results of several samples containing spherical, layered, and cylindrical nanoparticles. The predictions of the developed model are in good agreement with the experimental data, whereas the calculations of the original model deviate. The moduli of nanocomposites reinforced with spherical nanoparticles depend on the properties of the interphase alone. Additionally, a low volume fraction of the interphase eliminates the effect of matrix Poisson's ratio on the moduli of nanocomposites containing layered and cylindrical nanofillers. These results demonstrate the important role of the interphase in the mechanical behavior of polymer nanocomposites.

Keywords: polymer nanocomposites, Chow model, tensile modulus, interphase

 

Y. Zare, K.Y. Rhee, S.-J. Park  Модификация модели Чоу для определения модуля упругости полимерных нанокомпозитов с учетом межфазного слоя и расположения частиц // Физ. мезомех. - 2019. - Т. 22. - № 5. - С. 62-69