Особливості вулканічних порід як матеріалів для полімерних композитів

ОСОБЛИВОСТІ ВУЛКАНІЧНИХ ПОРІД ЯК МАТЕРІАЛІВ ДЛЯ ПОЛІМЕРНИХ КОМПОЗИТІВ

FEATURES OF VOLCANIC ROCKS AS MATERIALS FOR POLYMERIC COPOSITES

Сторінки: 14-19. Номер: №1, 2022 (305) 
 Автори:
МЕЛЬНИК Л. І.
https://orcid.org/0000-0001-5139-3105
e-mail: luba_xtkm@ukr.net
СВІДЕРСЬКИЙ В. А.
https://orcid.org/0000-0002-2246-3896
e-mail: xtkm@kpi.ua
ЧЕРНЯК Л. П.
https://orcid.org/0000-0001-8479-0545
e-mail: lpchernyak@ukr.net
НТУУ «КПІ імені Ігоря Сікорського»

Liubov MELNYK, Valentyn SVIDERSKYI, Lev CHERNYAK
National Technical University of Ukraine “Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute”
 DOI: https://www.doi.org/10.31891/2307-5732-2022-305-1-14-19

Анотація мовою оригіналу

 Наведено результати дослідження різновидів вулканічних порід які матеріалів-наповнювачів полімерних композитів. Визначено відмінності хіміко-мінералогічного складу, структурних характеристик та ліофільності поверхні перліту, цеоліту і андезиту як критеріїв ефективності їх використання при взаємодії з полімерними з’язуючими при виготовленні композиційних матеріалів.
Ключові слова: композит, наповнювач, склад, властивості поверхні, ліофільність.

 Розширена анотація англійською  мовою

Fillers or reinforcing components are an integral part of composite materials. A classification of composites according to structural features and fineness has been adopted. Ideas about the effect of fillers on the physical, mechanical and operational characteristics of composite materials and products have been defined and are constantly being deepened.
In this regard, the use of volcanic rocks as fillers is noteworthy. The prospects for the use of certain types of volcanic rocks as disperse fillers of polymer composites are justified by their significant distribution and accumulation of fine fractions of screenings as waste during their extraction and processing. At the same time, the achievement of the effectiveness of such raw materials requires a deepening of ideas about the composition and physico-chemical properties, in the direction of which this work has been done.
Physical and chemical studies in terms of evaluating the suitability of volcanic rocks (perlite, zeolite, andesite) as ingredients of polymer composite materials made it possible to obtain quantitative data on their chemical and mineralogical composition, hydrophilic-lyophilic balance and energy state of their surface.
The interpretation of the obtained results concerning the potential interaction of the studied materials with polymeric binders is given taking into account the above features of their composition, structure and quantitative IR spectroscopy data in terms of structure-forming bonds Si–O–Si, S –O–Al, hydroxyl groups and adsorbed water.
These features indicate the possibility of choosing volcanic rocks as fillers for polymer composites with the required lyophilic-lyophobic balance and energy state of their surface and providing an unlimited level of interaction with polymer binders as a factor in shaping the structure and properties of composites.
Keywords: composite, filler, composition, surface properties, lyophilicity.

Література 

1. Hong T. Hahn, Stephen W. Tsai. Introduction to Composite Materials. 1st Edition. Technomic Publishing Co, Inc., 1980. 466і p.
2. Peters S.T. Handbook of Composites. Edition, 2nd. Boston: Chapman&Hall, 1998. 1120і p.
3. Kuen Y. Lin. Composite Materials: Materials, Manufacturing, Analysis, Design and Repair 2nd Edition. CreateSpace Independent Publishing Platform, 2015. 232 p.
4. D. Kiran, H.K. Govindaraju, T. Jayaraju, Nithin Kumar. Review-Effect of Fillers on Mechanical Properties of Polymer Matrix Composites. Materialstoday: proceedings, 2018. Vol. 5. Is. 10. Part 3. pp. 22421-22424.
5. Harjit Singh,Tejeet Singh. Effect of fillers of various sizes on mechanical characterization of natural fiber polymer hybrid composites: A review. Materialstoday: proceedings, 2019. Part 7. pp. 5345-5350.
6. Praveenkumara Jagadeesh, Yashas Gowda, Thyavihalli Girijappa, Madhu Puttegowda, Sanjay Mavinkere Rangappa, Suchart Siengchin. Effect of natural filler materials on fiber reinforced hybrid polymer composites: An Overview. Journal of Natural Fibers, 2020. https://doi.org/10.1080і/15440478.2020.1854145.
7. Кац Г.С., Милевский Д.В. Наполнители для полимерных композиционных материалов. Справочное пособие ; пер. с англ. М. : Химия, 1981. 736 с.
8. Панова Л.Г. Наполнители для полимерных композиционных материалов. Учебное пособие. Саратов, СГТУ, 2010. 68 с.
9. Гоц В.І. Бетони і будівельні розчини. К. : ТОВ „Ексоб”, 2003. 472 с.
10. Дворкин Л.Й. Бетоноведение. Том 1. Цементный бетон. Инфра- Инженерия, 2021. 692 c.
11. Основы производства Базальтовых волокон иі изделий Д. Д. Джигирис, М. Ф. Махова. М. : Теплоэнергетик, 2002. 416 с.
12. Джигирис Д. Д., Махова М.Ф. Основы производства базальтовых волокон и изделий: Монография. М. : Теплоэнергетик, 2002. 411 с.

 References

1. Hong T. Hahn, Stephen W. Tsai. Introduction to Composite Materials. 1st Edition. Technomic Publishing Co, Inc., 1980. 466i p.
2. Peters S.T. Handbook of Composites. Edition, 2nd. Boston: Chapman&Hall, 1998. 1120i p.
3. Kuen Y. Lin. Composite Materials: Materials, Manufacturing, Analysis, Design and Repair 2nd Edition. CreateSpace Independent Publishing Platform, 2015. 232 p.
4. M.D. Kiran, H.K. Govindaraju, T. Jayaraju, Nithin Kumar. Review-Effect of Fillers on Mechanical Properties of Polymer Matrix Composites. Materialstoday: proceedings, 2018. Vol. 5. Is. 10. Part 3. pp. 22421-22424.
5. Harjit Singh,Tejeet Singh. Effect of fillers of various sizes on mechanical characterization of natural fiber polymer hybrid composites: A review. Materialstoday: proceedings, 2019. Part 7. pp. 5345-5350.
6. Praveenkumara Jagadeesh, Yashas Gowda, Thyavihalli Girijappa, Madhu Puttegowda, Sanjay Mavinkere Rangappa, Suchart Siengchin. Effect of natural filler materials on fiber reinforced hybrid polymer composites: An Overview. Journal of Natural Fibers, 2020. https://doi.org/10.1080i/15440478.2020.1854145.
7. Kats H.S., Mylevskyi D.V. Napolnytely dlia polymernykh kompozytsyonnыkh materyalov. Spravochnoe posobye ; per. s anhl. M. : Khymyia, 1981. 736 s.
8. Panova L.H. Napolnytelyi dlia polymernykh kompozytsyonnykh materyalov. Uchebnoe posobye. Saratov, SHTU, 2010. 68 s.
9. Hots V.I. Betony i budivelni rozchyny. K. : TOV „Eksob”, 2003. 472 s.
10. Dvorkyn L.I. Betonovedenye. Tom 1. Tsementnyi beton. Ynfra- Ynzheneryia, 2021. 692 c.
11. Osnovy proyzvodstva Bazaltovykh volokon yi yzdelyi D. D. Dzhyhyrys, M. F. Makhova. M. : Teploenerhetyk, 2002. 416 s.
12. Dzhyhyrys D. D., Makhova M.F. Osnovy proyzvodstva bazaltovykhi volokon y yzdelyi: Monohrafyia. M. : Teploenerhetyk, 2002. 411 s.