Анотація до роботи:

Пономаренко С.М. Структура та термопружні властивості еластомерних нанокомпозитів. –Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеню кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.19 – фізика полімерів. – Інститут хімії високомолекулярних сполук НАН України, Київ, 2004р.

Дисертацію присвячено експериментальному дослідженню впливу природи і вмісту наповнювача на термопружні властивості еластомерних нанокомпозитів (ЕНК) та теоретичному аналізу структурних змін, які відбуваються в циклах розтягування/скорочення. В результаті досліджень термопружних властивостей ЕНК в області низьких відносних деформацій показано що ранній прояв явища інверсії теплоти і надлишок екзотермічних ефектів в циклі скорочення над ендотермічними ефектами в циклі розтягування пов’язаний з ефектами проковзування ланцюгів еластомеру на поверхні наночастинок. Підтверджено що суттєва анізометрія наночастинок ексфолійованих органоглин призводить до виникнення в ЕНК ”нескінченого” кластеру наночастинок при надзвичайно низькому об’ємному вмісті наповнювача ~ 4 об. %. Показано що термопружна поведінка ЕНК в області високих відносних деформацій (зокрема, ефект Мулінза-Патрикеєва) визначається фактором підсилення, який залежить від деформації. Виникнення додаткових екзотермічних ефектів в діапазоні відносних деформацій, де фактор підсилення залежить від деформації, пов’язане з теплотою, яка виділяється завдяки механізму тертя між наночастинками в процесі поступового розпаду просторової сітки наночастинок, що враховується додатковим параметром С в рівнянні термопружності. Низькі значення параметру С є доказом того,що частинки наповнювача покриті граничним шаром каучуку. Релаксаційні експерименти якісно узгоджуються з припущенням що структура ізольованих кластерів наночастинок, утворена внаслідок незворотнього руйнування вихідного ”нескінченого” кластера при максимальньому відносному видовженні _max , залишається незмінною в наступних циклах розтягування/скорочення при умові < _max . Порівняльні дослідження ЕНК з різною геометрією наповнювача показали що “нескінченний” кластер в системах наповнених ізометричними частинками є більш слабким, тобто руйнується швидше ніж для систем наповнених анізометричними частинками. Аналіз експериментальних даних термопружної поведінки кількох серій ЕНК на базі матриць різної хімічної природи дозволив запропонувати модель зворотних і незворотних явищ в циклах розтягування/скорочення.

1. Показано що в області низьких відносних деформацій надлишок екзотермічних ефектів в циклі скорочення над ендотермічними ефектами в циклі розтягування пов’язаний з ефектами проковзування ланцюгів еластомеру на поверхні наночастинок.

2. Підтверджено що суттєва анізометрія наночастинок ексфолійованих органоглин призводить до виникнення в ЕНК ”нескінченого” кластера наночастинок при надзвичайно низькому об’ємному вмісті наповнювача ( 4 - 5 об. %) .

3. Показано що термопружна поведінка ЕНК в області високих відносних деформацій (зокрема, ефект Мулінза-Патрикеєва) визначається фактором підсилення, який залежить від деформації.

4. Вперше встановлено що виникнення додаткових екзотермічних ефектів в діапазоні відносних деформацій, де фактора підсилення залежить від деформації, пов’язане з теплотою, яка виділяється завдяки механізму тертя між наночастинками в процесі поступового розпаду ”нескінченого” кластера.

5. Структура ізольованих кластерів наночастинок, утворена внаслідок незворотнього руйнування вихідного ”нескінченого” кластера при максимальньому відносному видовженню _max , залишається незмінною в наступних циклах розтягування/скорочення при умові < _max .

6. Порівняльні дослідження еластомерних нанокомпозитів з різною геометрією наповнювача показали що „нескінченний” кластер в системах наповнених ізометричними частинками є більш слабким, тобто руйнується швидше ніж для систем наповнених анізометричними частинками.

7. На основі експериментальних досліджень термопружної поведінки кількох серій еластомерних нанокомпозитів на базі матриць різної природи запропоновано модель зворотних і незворотних явищ в циклах розтягування/скорочення.

Публікації автора:

1. Термодинаміка великих одновісних деформацій еластомер/органоглинистих нанокомпозитів / В.П. Привалко, С.М. Пономаренко, Е.Г. Привалко, Ф. Шон, В. Гронські // Доповіді НАН України. (Фізика). – 2003. – №10. – С. 86-89.

Дисертанту належить організація та проведення експериментальних досліджень, участь в обговоренні і узагальнені результатів, написанні статті.

2. Thermoelastic behavior of synthetic rubber/organoclay nanocomposites at low elongations / V.P. Privalko, S.M. Ponomarenko, E.G. Privalko, F. Schoen., W. Gronski // Advanced Composites Letters. –2003. –№2. –Vol. 12. – P. 69-72.

Дисертанту належить організація та проведення експериментальних досліджень, участь в обговоренні результатів.

3. Interfacial Interactions-Controlled Thermoelasticity and Stress Relaxation Behavior of Synthetic Rubber/Organoclay Nanocomposites / V.P. Privalko, S.M. Ponomarenko, E.G. Privalko, F. Schoen. W. Gronski // J. Macromol. Sci. Phys. – 2003. –Vol. B42. –№ 6. – P. 1183-1196.

Дисертанту належить організація та проведення експериментальних досліджень, участь в обговоренн, математичній обробці і узагальнені результатів, написанні статті.

4. Structure and Thermoelastic Behavior of Synthetic Rubber/Organoclay Nanocomposites /V.P. Privalko, S.M. Ponomarenko, E.G. Privalko, F. Schn. W. Gronski, R. Staneva, B. Stuen // Macromol. Chem. & Phys. – 2003. –Vol. 204.- №12. – P. 1480-1485.

Дисертанту належить організація та проведення експериментальних досліджень, участь в обговоренні і узагальнені результатів, написанні статті.

5. Вплив характеру взаємодії на границі розділу фаз каучук-наповнювач в наногетерогенних еластомерах на явище розм’якшення / С.M. Пономаренко, E.Г. Привалко, В.П. Привалко, Ф. Шон, В. Гронські // Фізика конденсованих високомолекулярних систем – 2004. – Вип. 10. – С. 41-46.

Дисертанту належить організація та проведення експериментальних досліджень, участь в обговоренні і узагальнені результатів, написанні статті.

6. Структурa та термопружна поведінка нанокомпозитів на основі синтетичного каучуку та глинистих мінералів / С.M. Пономаренко, E.Г. Привалко, В.П. Привалко, Ф. Шон, В. Гронські // Полімерний журнал. –2004. – №1. –С. 33-38.

Дисертанту належить організація та проведення експериментальних досліджень, участь в обговоренні і узагальнені результатів, написанні статті.

7. Structure and Thermoelasticity of Synthetic Rubber/Silica Composites / S.M. Ponomarenko, E.G. Privalko, V.P. Privalko, F. Schoen, W. Gronski // J. Macromol. Sci. Phys. – 2004. –Vol.B 43. –№ 6. – P. 1231-1242.

Дисертанту належить організація та проведення експериментальних досліджень, участь в обговоренні і узагальнені результатів, написанні статті.

8. Structure and thermoelastic behavior of synthetic rubber/organoclay nanocomposites / V.P. Privalko, S.M. Ponomarenko, E.G. Privalko, F. Schn. W. Gronski // Матеріали Міжнародної конференції EUROFILLERS-2003. –Аліканте, Іспанія. –2003. –С. 117-119.

9. Пономаренко С.М. Структура та термодинаміка одновісної деформації нанокомпозитів на основі синтетичного каучуку та глинистих мінералів //Матеріали V-ої Української конференції молодих вчених з високомолекулярних сполук. – Київ, Україна. –2003. –С. 49.

10. Пономаренко С.М. Пояснення ефекту розм’якшення наповнених наночастинками каучуків, як наслідку розпаду просторової сітки наночастинок в процесі одновісної деформації //Матеріали відкритої Всеукраїнської Конференції молодих вчених „Сучасні питання матеріалознавства”. – Харків, Україна. –2003. –С. 100.

11. Thermoelasticity and stress relaxation behavior of synthetic rubber/organcolay nanocomposites / S.M. Ponomarenko, E.G.Privalko, V.P. Privalko, F. Schon, W. Gronski // Matherials of International Scientific-Practical Conference “Structural Relaxation In Solids”. – Vinnitsa, Ukraine. –2003. –P. 196.

12. Пономаренко С.М. Термодинаміка деформації нанокомпозитів на основі синтетичного каучуку та органоаеросилу // Матеріали VIII Всеукраїнської наукової конференції „Фундаментальна та професійна підготовка фахівців з фізики”. – Миколаїв, Україна. –2003. –С. 82-83.

13. Вплив характеру міжфазної взаємодії на границі еластомер/наповнювач на ефект Мулінза-Патрикеєва в еластомерних нанокомпозитах / С.М. Пономаренко, В.П. Привалко, Е.Г. Привалко, Ф. Шон, В. Гронські // Матеріали ІХ Всеукраїнської наукової конференції „Фундаментальна та професійна підготовка фахівців з фізики”. – Київ, Україна. –2004. –С. 73.

14. В.П. Привалко, С.Н. Пономаренко Термоупругость наполненных резин // Материалы III-й Всероссийской Каргинской Конференции „Полимеры – 2004”. – Москва, Россия. –2004. –С. 250.

15. Теплофизический анализ необратимых структурных изменений при одноосной деформации наполненных резин / В.П. Привалко, С.Н. Пономаренко, Э.Г. Привалко, Ф. Шон, В. Гронски // Материалы Международной конференции по каучуку и резине. – Москва, Россия. –2004. –С. 199.

16. Теплові ефекти при деформації бутадієн стирольного каучуку, наповненого органоаеросилом / С.М. Пономаренко, В.П. Привалко, Е.Г. Привалко, М.А. Рехтета //Матеріали Х-ї Української конференції з високомолекулярних сполук. –Київ, Україна. –2004. –С. 234.