Depending on the type of nanoparticles introduced into polymeric materials in low concentrations, nanocomposites acquire special chemical, electrophysical, thermal and tribological properties, which opens up wide possibilities for their use in electronic engineering technology. However, with an increase in the volume fraction of the dispersed phase above a certain value, sharp changes in the physicochemical properties of the material occur. The observed phenomenon can be explained by the rearrangement of the nanocomposite structure due to the processes of agglomeration of dispersed phase particles, or of a nanocomposite structure formation in the form of a continuous network. In this work, a theoretical assessment is performed of the critical value of the dispersed phase volume fraction in the nanocomposite, at which the specified structural rearrangement begins, depending on the size of the particles of this phase. The thicknesses of monomolecular layers of various polymer matrices are estimated using calculation methods based on ideas about the possible shapes of polymer molecules on the surface of the solid phase. Based on the calculation results, graphs of the dependence of the critical value of the volume fraction of the dispersed phase of the nanocomposite on the size of its particles for matrices based on polyimide and epoxy resins were constructed. It has been demonstrated that calculated dependence for the thickness of oligomer layer around dispersed phase particle equal to 200 nm found good agreement with experimental record.
В зависимости от типа наночастиц, вводимых в полимерные материалы в низкой концентрации, нанокомпозиты приобретают особые химические, электрофизические, термические и трибологические свойства, что открывает широкие возможности для их использования в технологии электронной техники. Однако при увеличении объемной доли дисперсной фазы выше определенного значения происходят резкие изменения физи-ко-химических свойств материала. Наблюдаемые явления могут быть объяснены пере-стройкой структуры нанокомпозита, обусловленной процессами агломерации частиц дис-персной фазы либо образования структуры накокомпозита в виде непрерывной сетки. В работе проведена теоретическая оценка критической объемной доли дисперсной фазы в нанокомпозите, при которой начинается структурная перестройка, в зависимости от раз-мера частиц этой фазы. Расчетными методами на основе представлений о возможных формах молекул полимеров на поверхности твердой фазы оценены толщины мономолекулярных слоев различных полимерных матриц. По результатам расчетов построены графики зависимости критической объемной доли дисперсной фазы нанокомпозита от размера ее частиц для матриц на основе полиимида и эпоксидных смол. Показано, что рассчитанная зависимость для толщины слоя олигомера вокруг частицы дисперсной фазы, равной 200 нм, хорошо согласуется с экспериментальными данными.