phmathВестник Государственного университета просвещения. Серия: Физика-МатематикаBulletin of Federal State University of Education. Series: Physics and Mathematics2949-50832949-5067Federal State University of Education10.18384/2310-7251-2023-1-6-16phmath-584Research ArticleФИЗИКАPHYSICSНеньютоновское течение полимерных композитов в рамках структурной моделиNon-Newtonian flow of polymer composites within the framework of a structural modelВековищевМ. П.VekovishchevM. P.

Вековищев Михаил Петрович – кандидат физико-математических наук, доцент кафедры физики и химии

140411, Московская обл., г. Коломна, ул. Зелёная, д. 30

Mikhail P. Vekovishchev – Cand. Sci. (Phys.-Math.), Assoc. Prof., Department of Physics and Chemistry

ulitsa Zelenaya30, Kolomna 140411, Moscow region

mpv.71@mail.ruКирсановЕ. А.KirsanovE. A.

Кирсанов Евгений Александрович – кандидат физико-математических наук, доцент кафедры физики и химии

140411, Московская обл., г. Коломна, ул. Зелёная, д. 30

Evgeny A. Kirsanov – Cand. Sci. (Phys.-Math.), Assoc. Prof., Department of Physics and Chemistry

ulitsa Zelenaya30, Kolomna 140411, Moscow region

Kirsanov47@mail.ruГосударственный социально-гуманитарный университетРоссияState University of Humanities and Social StudiesRussian Federation20232804202301616Copyright © Вековищев М.П., Кирсанов Е.А., 20232023Вековищев М.П., Кирсанов Е.А.Vekovishchev M.P., Kirsanov E.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.physmathmgou.ru/jour/article/view/584Цель

Цель: рассмотреть реологическое поведение расплавов полимерных композитов с наполнителем в виде неорганических твёрдых частиц.

Процедура и методы

Процедура и методы. Проведена аппроксимация экспериментальных данных уравнениями структурной реологической модели на отдельных интервалах скорости сдвига.

Результаты

Результаты. Показана связь коэффициентов реологических уравнений с состоянием структуры композитного материала.

Теоретическая и/или практическая значимость. Предложены уравнения, которые способны аппроксимировать экспериментальные данные на отдельных интервалах скорости сдвига, соответствующих определённому структурному состоянию расплава полимерного композита.

Aim

Aim. We consider the rheological behavior of melts of polymer composites filled with inorganic solid particles.

Methodology

Methodology. The experimental data are aproximated by the equations of the structural rheological model on separate intervals of the shear rate.

Results

Results. The relationship between the coefficients of rheological equations and the state of the structure of the composite material is demonstrated.

Research implications

Research implications. Equations are proposed that are capable of approximating experimental data at individual shear rate intervals corresponding to a certain structural state of the polymer composite melt.

расплав полимерного композитаструктурная реологическая модельобобщённое уравнение теченияреологические кривыеmelt of polymer compositesstructural rheological modelgeneralized flow equationrheological curvesReferencesShenoy A. V. Rheology of filled polymer systems. Berlin: Springer Science + Business Media Dordrecht, 1999. 476 p.Shenoy A. V. Rheology of filled polymer systems. Berlin, Springer Science + Business Media Dordrecht, 1999. 476 p.Pamies R. Polymer rheology and processing of nano- and microcomposites // Materials. 2022. Vol. 15 (20). P. 7297–7300. DOI: 10.3390/ma15207297.Pamies R. Polymer rheology and processing of nano- and microcomposites, In: Materials, 2022, vol. 15 (20), pp. 7297–7300. DOI: 10.3390/ma15207297.Barnes H. A. Review of the rheology of filled viscoelastic systems // Rheology reviews 2003 /eds. D. M. Binding and K. Walters. London, UK: British Society of Rheology, 2003. P. 1–36.Barnes H. A. Review of the rheology of filled viscoelastic systems. In: Binding D. M., Walters K., eds. Rheology reviews 2003. London, UK, British Society of Rheology, 2003, pp. 1–36.Rheological behaviour of highly filled materials for injection moulding and additive manufacturing: Effect of particle material and loading / Bek M., Gonzalez-Gutierrez J., Kukla Ch., Cresnar K. P., Maroh B., Perse L. S. // Applied Sciences. 2020. Vol. 10. P. 7993–8016. DOI: 10.3390/app10227993.Bek M., Gonzalez-Gutierrez J., Kukla Ch., Cresnar K. P., Maroh B., Perse L. S. Rheological behaviour of highly filled materials for injection moulding and additive manufacturing: Effect of particle material and loading. In: Applied Sciences, 2020, vol. 10, pp. 7993–8016. DOI: 10.3390/app10227993.Bilalova E. A., Prut E. V., Kuznetsova O. P. Polypropylene composite material and its rheological and mechanical properties depending on the size of the filler CaCO 3 // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2019. Vol. 525: Fourth interdisciplinary scientific forum with international participation “New materials and promising technologies” (27–30 November 2018, Moscow, Russian Federation). P. 012006–012011. DOI: 10.1088/1757-899X/525/1/012006.Bilalova E. A., Prut E. V., Kuznetsova O. P. Polypropylene composite material and its rheological and mechanical properties depending on the size of the filler CaCO3. In: IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 2019, vol. 525: Fourth interdisciplinary scientific forum with international participation “New materials and promising technologies” (27–30 November 2018, Moscow, Russian Federation), pp. 012006–012011. DOI: 10.1088/1757-899X/525/1/012006.Кирсанов Е. А., Матвеенко В. Н. Неньютоновское течение дисперсных, полимерных и жидкокристаллических систем. Структурный подход: монография М.: Техносфера, 2016. 384 с.Kirsanov E. A., Matveenko V. N. Nen'yutonovskoe techenie dispersnykh, polimernykh I zhidkokristallicheskikh sistem. Strukturnyi podkhod [Non-Newtonian flow of dispersed, polymer and liquid crystal systems. Structural approach]. Moscow, Tekhnosfera Publ., 2016. 384 p.Кирсанов Е. А., Матвеенко В. Н. Вязкость и упругость структурированных жидкостей: монография. М.: Техносфера, 2022. 284 с.Kirsanov E. A., Matveenko V. N. Vyazkost' i uprugost' strukturirovannykh zhidkostei [Viscosity and elasticity of structured liquids]. Moscow, Tekhnosfera Publ., 2022. 284 p.Rheological behaviors of polymer melts and concentrated solutions. Part VI: Comparison of the material functions with yielding and thinning for polymeric suspensions with their experimental values / Song M., Zhou W., Hu G., Hu L. // Journal of Materials Science and Technology. 1999. Vol. 15. Iss. 3. P. 251–262.Song M., Zhou W., Hu G., Hu L. Rheological behaviors of polymer melts and concentrated solutions. Part VI: Comparison of the material functions with yielding and thinning for polymeric suspensions with their experimental values. In: Journal of Materials Science and Technology, 1999, vol. 15, iss. 3, pp. 251–262.Rheological behaviour of filled polymeric systems I. Yield stress and shear-thinning effects /Poslinski A. J., Ryan M. E., Gupta R. K., Seshadri S. G., Frechette F. J. // Journal of Rheology. 1988. Vol. 32. Iss. 7. P. 703–721. DOI: 10.1122/1.549987.Poslinski A. J., Ryan M. E., Gupta R. K., Seshadri S. G., Frechette F. J. Rheological behaviour of filled polymeric systems I. Yield stress and shear-thinning effects. In: Journal of Rheology, 1988, vol. 32, iss. 7, pp. 703–721. DOI: 10.1122/1.549987.Федоров Ю. И., Михайлов А. С. Применение обобщенного уравнения течения для высоконаполненных полимерных систем // Вестник технологического университета. 2020. Т. 23. No 8. С. 90–93.Fedorov Yu I., Mikhaylov A. S. [Application of the generalized flow equation for highly filled polymer systems]. In: Vestnik tekhnologicheskogo universiteta [Herald of Technological University], 2020, vol. 23, no. 8, pp. 90–93.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.