Розкрито основні фізико-хімічні аспекти та принципи формування композитних матеріалів (КМ) на основі епоксидних смол. Запропоновано методики проведення досліджень КМ, проаналізовано основні закономірності деформування та руйнування полімеркомпозитів, наповнених дисперсними частками різної фізичної природи. Показано основні шляхи вдосконалення відомих методик дослідження матеріалів. Обгрунтовано вибір дисперсного наповнювача як комплексу з двох компонентів різної фізичної природи, що забезпечує покращання антикорозійних властивостей і стійкості до опрацювання захисних покритів.

Раскрыты основные физико-химические аспекты и принципы формирования композитных материалов (КМ) на основе эпоксидных смол. Предложены методики проведения исследований КМ, проанализированы основные закономерности деформации и разрушения полимеркомпозитов, наполненных дисперсными частицами разной физической природы. Показаны основные пути усовершенствования известных методик исследования материалов. Обоснован выбор дисперсного наполнителя как комплекса двух компонентов различной физической природы, который обеспечивает улучшение антикоррозионных свойств и показателей устойчивости при обработке защитных покрытий.

Досліджено вплив ультрафіолетового опромінення, фізичної природи та вмісту дисперсних наповнювачів на механічні властивості композитів. Установлено, що внаслідок ультрафіолетового опромінення епоксидних композицій адгезійна міцність захисних покриттів знижується, а когезійна - підвищується. Доведено, що це зумовлено зміною перебігу фізико-хімічних процесів на межі поділу фаз наповнювач - епоксидний олігомер, внаслідок чого навколо дисперсних частинок у матриці формуються зовнішні поверхневі шари, що мають значну протяжність і високий ступінь зшивання.

Досліджено часові проміжки формування зовнішніх поверхневих шарів навколо дисперсних часток наповнювача під час структуроутворення епоксикомпозитів. Побудовано модель зміни потенціалу зовнішніх поверхневих шарів від часу структуроутворення і встановлено часові проміжки зміни їх протяжності.

Проведено моделирование роста внешних поверхностных слоев эпоксикомпозитов с дисперсными наполнителями в непосредственной близости от поверхности зерна наполнителя, соизмеримой с эффективной протяженностью слоев. Выделено два основных временных этапа распространения микроструктур композитных материалов: первый характеризуется преимущественным влиянием потенциального слагающего мгновенной скорости распространения слоев; второй - наличием осцилляционного затухающего слагающего.

Сформульовано критерії, що грунтуються на встановленні вмісту наповнювача в епоксикомпозитах із підвищеними експлуатаційними показниками. З урахуванням кожного із критеріїв визначено діапазони оптимального та менш придатного вмістів наповнювача у композитах.

Досліджено вплив модифікування дисперсного наповнювача епоксидним олігомером і композицій ультрафіолетом на повзучість матеріалів, що містять скляні та базальтові тканини, за умов впливу агресивних середовищ. Встановлено, що для зменшення повзучості матеріалів необхідно використовувати двошарові епоксидні композитні "гібридні" матеріали, які містять скляні і базальтові тканини. Із метою підвищення експлуатаційних характеристик композитів у вигляді проміжного шару необхідно використовувати опромінений ультрафіолетом епоксидний зв'язувач, що містить модифіковані епоксидним олігомером дисперсні частинки наповнювача.

Проаналізовано фізико-механічні властивості наповнених епоксикомпозитів на базі чотиримірних діаграм залежностей залишкових напружень від об'єму зовнішніх поверхневих шарів, їх густини та ступеню наповнення.

Досліджено вплив об'єму зовнішніх поверхневих шарів на величину залишкових напружень в полімерних покриттях, котрі містять дисперсні наповнювачі. Встановлено закономірності зміни фізико-механічних властивостей епоксикомпозитних покриттів від вмісту наповнювача і товщини покриття на основі аналізу геометричних параметрів мікроструктур матеріалу.

Розроблено новий автоматизований метод дослідження структури матриці навколо наповнювача на основі світлової мікроскопії з подальшою обробкою одержаних зображень з використанням програмного забезпечення у системі MathCAD. Це дозволило якісно і кількісно оцінити структурні характеристики матеріалу з незначною похибкою експерименту. Новий метод забезпечує встановлення критичного вмісту наповнювача у композиціях для формування матеріалів з підвищеними експлуатаційними характеристиками.

Розглянуто науково-практичну проблему створення композитних матеріалів і покриттів на їх основі з підвищеними експлуатаційними характеристиками шляхом дослідження структур зон міжфазної взаємодії в процесі тверднення епоксикомпозитів. Встановлено закономірності кінетики формування зовнішніх поверхневих шарів як прояву таких зон залежно від вмісту дисперсності та фізико-хімічної природи введеного у зв'язувач наповнювача та подано рекомендації щодо прогнозованого регулювання властивостями сформованих матеріалів. Досліджено й обгрутовано вплив структурних характеристик і геометричних параметрів зовнішніх поверхневих шарів у матриці навколо частинок чи волокон наповнювача на динаміку фізико-механічних характеристик процесів зшивання композитного матеріалу. Запропоновано математичну модель ресурсообміну в процесі тверднення епоксикомпозиту на основі методики візуалізації й окреслення меж просторових кластерів потенціалів зовнішніх поверхневих шарів дисперсного наповнювача, що дозволяє оцінити характеристики основних етапів динаміки мікроструктур навколо дисперсних частинок наповнювача в об'ємі матриці композиту. Встановлено синергічний ефект підвищення експлуатаційних характеристик епоксикомпозитів за використання комплексу наповнювачів різної природи й обгрунтовано, з використанням диференційних операторів I-го порядку, підвищення ступеня зшивання матриці у зовнішніх поверхневих шарах унаслідок введення у зв'язувач двокомпонентних полідисперсних наповнювачів. На основі проведених досліджень описано та наведено схеми розроблених технологій формування полімерних композитних матеріалів і покриттів на їх основі.

Питання коливності розв'язання рівнянь, що описують технічну модель, пов'язані, як правило, із вивченням проблеми розв'язуваності крайових задач. Використовуючи поняття "середнього значення", в просторах з постійною кривизною надають можливість дослідити на коливність деякі типи рівнянь у частинних похідних. Встановлено достатні умови коливності розв'язків деяких класів диференціальних рівнянь у частинних похідних з оператором Лапласа-Бельтрамі парного порядку у просторах постійної кривизни. Зазначено також властивості, які забезпечують умови коливності розв'язків рівняння, що залежать лише від радіальної складової.

Досліджено чинники впливу на умови формування адгезійного контакту і методи підвищення міцності адгезійних з'єднань полімерів з металевою основою. Підтверджено високу ефективність використання надвисокочастотного (НВЧ) електромагнітного оброблення для модифікації композитних матеріалів на основі епоксидного зв'язувача. Встановлено оптимальний час НВЧ електромагнітного оброблення епоксидних композицій.

Композитні матеріали на основі термореактивних полімерів завдяки комплексу фізико-механічних та експлуатаційних характеристик широко використовують в усіх галузях промисловості України для захисту обладнання від корозії та зношування, у тому числі як антифрикційні матеріали. Розроблено модель для композитів на основі епоксидного олігомера та оксиду алюмінію, яка надасть змогу оцінити інтенсивність зношування матеріалу без машини тертя. Для цього використано теорію подібності, згідно з якою, коли всі відповідні безрозмірні характеристики для двох процесів однакові, то вони подібні. На основі експериментальних результатів, одержаних під час дослідження коефіцієнта тертя, модуля пружності та твердості епоксикомпозитів, запропоновано модель для прогнозування зношування матеріалів залежно від вмісту оксиду алюмінію. Використання такої моделі забезпечує кореляцію результатів моделювання з експериментальними даними.

Розглянуто основи аналізу систем у процесі розпізнавання образів мікроструктур епоксидних композитів. Описано алгоритми функціонування методів розпізнавання структур у середовищі MathCAD. Подано інформацію про підбір серійного обладнання та розрахунок технічних характеристик об'єкта на основі паспортних даних обладнання. Увагу приділено процесу обробки зображень. Розглянуто методи згладжування цифрових зображень і вирівнювання освітленості зображень. Наведено фазові характеристики процесу формування мікроструктур епоксикомпозитів із дисперсним наповнювачем. Здійснено моделювання параметричних залежностей фізико-механічних характеристик епоксикомпозитів із дисперсним наповнювачем. Наведено цифрові зображення мікроструктур композитів і приклади їх обробки для виявлення особливостей матеріалу із оптимальними експлуатаційними характеристиками.