Role of structure of crosslinked polymer matrix in particulate composites. Multiscale modeling and experimental verification.
Project goals
The project aims at developing a model of the properties of the particulate composites with crosslinked polymer matrix. Particularly, the relation will be found between crosslinked matrix structure and matrix elastic behavior on one side versus deformation behavior of the composite responding to mechanical loading or swelling stresses on the other side. Network structure will be modeled using statistical and kinetic simulations. Elasticity will be expressed involving the junction fluctuation and finiteextensibility models. The aim involves model predictions for composite swelling changes and stress-strain relations for swollen composite. The resulting model will take into account crosslinked polymer matrix structure on the molecular scale for predicting the stress-strain behavior of composite on macroscopic scale. The results will be tested experimentally on model composite series. Composite deformation behavior, composite swelling and deformation behavior in swollen state will be tested.
Keywords
composite materialspolymer compositepolymer networkpolymer swellingstatistical theoriesfin
Public support
Provider
Czech Science Foundation
Programme
Standard projects
Call for proposals
Standardní projekty 11 (SGA02008GA-ST)
Main participants
—
Contest type
VS - Public tender
Contract ID
106/08/1409
Alternative language
Project name in Czech
Role struktury sesíťované polymerní matrice v částicovém kompozitu. Víceúrovňové modelování a experimentální ověření.
Annotation in Czech
Cílem projektu je vyvinout postupy pro modelování vlastností částicových kompozitů se síťovanou polymerní matricí. Jedná se o vztahy mezi síťovou strukturou polymerní matrice a elastickým chováním matrice na jedné straně a deformačním chováním kompozitupři mechanickém namáhání a botnání na straně druhé. Síťová struktura bude simulována statistickými a kinetickými metodami a elastické chování pomocí modelu s omezenými fluktuacemi uzlů a omezenou roztažností řetězce. Součástí cíle je předpovědět změny chování nabotnalého kompozitu. Matematický model zohlední strukturu polymerní sítě matrice na molekulární úrovni a vyjádří stavy napjatosti a chování kompozitu na makroskopické úrovni. Celkového řešení bude dosaženo implementací konstitutivních vztahů odvozených na základě molekulárních modelů do metody konečných prvků. Výsledky modelování budou ověřeny experimentálně na modelové řadě kompozitů. Bude testováno deformační chování kompozitu v lineární i nelineární oblasti, botnání a deformační chování
Scientific branches
R&D category
ZV - Basic research
CEP classification - main branch
JI - Composite materials
CEP - secondary branch
CF - Physical chemistry and theoretical chemistry
CEP - another secondary branch
CD - Macromolecular chemistry
10403 - Physical chemistry
10404 - Polymer science
20505 - Composites (including laminates, reinforced plastics, cermets, combined natural and synthetic fibre fabrics; filled composites)
Completed project evaluation
Provider evaluation
U - Uspěl podle zadání (s publikovanými či patentovanými výsledky atd.)
Project results evaluation
A finite element method (FEM) model was developed for predicting equilibrium deformational and swelling properties of particulate composites with rubbery cross-linked polymer matrix and limits of their failure. The model was validated by comparing the results with mechanical and swelling properties of cross-linked poly(methyl methacrylate) and polyurethane composite filled with inorganic fillers.
Solution timeline
Realization period - beginning
Jan 1, 2008
Realization period - end
Dec 31, 2010
Project status
U - Finished project
Latest support payment
Apr 16, 2010
Data delivery to CEP
Confidentiality
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Data delivery code
CEP11-GA0-GA-U/03:3
Data delivery date
Feb 9, 2015
Finance
Total approved costs
4,010 thou. CZK
Public financial support
4,010 thou. CZK
Other public sources
0 thou. CZK
Non public and foreign sources
0 thou. CZK
Basic information
Recognised costs
4 010 CZK thou.
Public support
4 010 CZK thou.
100%
Provider
Czech Science Foundation
CEP
JI - Composite materials
Solution period
01. 01. 2008 - 31. 12. 2010