Szabályozott méretű, illetve nano részecskékkel társított polimerek előállítása és vizsgálata: adhézió, módosítás, deformációs mechanizmusok = Preparation and study of polymers combined with nanoparticles or fillers of controlled particle size: adhesion, modification, deformation mechanisms

摘要

A szerződés által finanszírozott kutatás a heterogén polimer rendszerek szerkezet-tulajdonság összefüggéseinek megállapítására irányult. A munka során több anyagrendszer vizsgálatával és különböző problémák megoldásával foglalkoztunk. A legfontosabb eredményeket ebben a periódusban a nanokompozitok és a természetes szállal erősített anyagok, valamint a heterogén rendszerek mikromechanikai deformációs folyamatainak vizsgálata során értük el. Megállapítottuk, hogy a polimer/rétegszilikát nanokompozitok szerkezete bonyolultabb annál, mint amit az irodalomban állítanak. A kompozitok tartalmaznak eredeti szemcséket, duzzadt szilikát részecskéket, egyedi lemezeket és egy szilikát hálószerkezet is kialakulhat bennünk. Egyszerű reológiai módszer javasoltunk az utóbbi kimutatására és egy korábban kidolgozott modellünk segítségével becsültük az exfoliáció mértékét. A rétegszilikát nanokompozitok és a faliszttel erősített kompozitok mikromechanikai folyamatainak részletes vizsgálata megmutatta, hogy gyakran a részecskék törése korlátozza a tulajdonságok további javítását. A mikromechanikai deformációs folyamatok követése lehetővé tette az egyes folyamatok szétválasztását, így megállapítottuk, hogy a határfelületek elválása és a mátrix plasztikus deformációja egymást követően megy végbe. Munkánkban számos fiatal kutató vesz részt és kutatási eredményeink nagy része a gyakorlatban is hasznosul. | The research financed by this contract focused on the determination of structure-property correlations in heterogeneous polymer systems. Several materials and problems were studied during the years. The most important results have been achieved in the study of polymer/layered silicate nanocomposites and wood flour filled polymers, as well as in the investigation of the micromechanical deformation processes of heterogeneous polymers. We found that the structure of polymer/layered silicate nanocomposites is more complicated than claimed in the literature. The composites contain original particles, swollen silicate stacks, individual platelets, and a silicate network structure may also form in them. We proposed a simple rheological method to detect the formation of the latter, and used our simple model developed earlier for the quantitative estimation of the extent of exfoliation. The detailed study of the micromechanical deformation processes occurring in layered silicate nanocomposites and wood flour filled polymers showed that often the fracture of the particles limits the further improvement of composite properties. We could separate individual micromechanical deformations and found that debonding and the plastic deformation of the matrix are consecutive processes. Several students and young scientists take part in the research and a large part of the results is utilized in practice.