ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Наполнители полимерных композиционных материалов из "Промышленные полимерные композиционные материалы " Нарядз с полимерными матрицами в композиционных материалах можно широко варьировать наполнители, причем в одном материале можно использовать два или более наполнителей, каждый из которых образует отдельную фазу. Неограниченная вариабельность состава композиционных материалов создает большие трудности при описании и обобщении их свойств. Свойства композиционных материалов определяются не только свойствами и соотношением компонентов, но и в значительной степени характером распределения частиц наполнителей, их формой и размерами. Очевидно, что свойства стеклопластиков в решаюш,ей степени зависят от того, использованы ли при их производстве ориентированные волокна или тонкодисперсные порошки. В связи с этим возникает необходимость классификации и описания важнейших типов наполнителей, используемых в производстве композиционных материалов на основе полимерной матрицы. Выбор наполнителя зависит главным образом от тех свойств, которые он должен придать материалу с учетом стоимости и его совместимости с полимерной матрицей. [c.369] Важно помнить, что не всегда наполнитель вводится для увеличения прочности полимеров. Прочность просто легко определяется и поэтому ею чаще всего пользуются для характеристики эффекта наполнения, хотя это не всегда правильно. Часто более важными показателями являются модуль упругости, предел текучести, деформация при разрушении и другие. При выборе наполнителя для композиционных материалов, используемых в строительстве, необходимо учитывать его стойкость к длительному воздействию света, химических реагентов, тепла, а также его воздействие на человека. [c.369] В строительстве обычно предъявляются весьма жесткие требования к безвредности материалов, контактирующих с человеком, поэтому необходим особенно строгий подход к выбору наполнителей. Материалы, применяемые в строительстве, обычно должны быть стойкими к абразивному воздействию, иметь низкий или высокий коэффициент трения. Часто их механические свойства менее важны, чем электрические или оптические. [c.369] В композиционных материалах для строительства и строительных конструкций наполнители могут применяться в виде газов, жидкостей и твердых веществ. Последние в свою очередь могут использоваться в виде порошков, чешуек, сфер, игольчатых частиц, волокон, тканей, пористых тел. Порошки и чешуйчатые наполнители по размерам частиц подразделяются на ультратон-кие, тонкоизмельченные и грубые. [c.369] К материалам с газообразным наполнителем можно отнести пенопласты, содержащие закрытые или открытые поры. Пено-пласты с закрытыми порами обладают повышенной легкостью. [c.369] Термопластичные полимеры, в которых диспергированы капли жидкости, стали получать недавно. Содержащаяся в них жидкость может служить смазкой, поступающей на скользящие поверхности при износе материала. При этом достигается эффект самосмазывания. Такие материалы подходят для производства затворов, замков и запирающих фитингов, однако их выбор ограничен, так как жидкости отрицательно влияют на другие свойства полимеров. В некоторых случаях, как, например, в маслонаполненных резинах, масло растворяется в полимере и, следовательно, такие материалы нельзя рассматривать как композиционные, поскольку в них отсутствует граница раздела между фазами. [c.370] Очень широко в качестве наполнителей используются порошки. При этом большое значение имеет форма, распределение по размерам и концентрация частиц наполнителя. Если частицы очень мелкие, как, например, частицы углеродной или белой сажи, размеры которых не превышают 20 нм, трудно, а часто и невозможно, добиться полного диспергирования частиц. В таких композициях частицы способны образовывать агрегаты, что часто снижает показатели и воспроизводимость свойств материалов. Обычно порошки вводятся для повышения модуля упругости полимеров, а также для регулирования текучести полимеров при переработке и применении. Хотя анализ лакокрасочных материалов и покрытий не входит в задачу настоящей главы, следует отметить, что проблему регулирования их вязкости часто решают с помощью порошковых наполнителей. Точно такие же задачи возникают при разработке мастик и замазок. Технологичность этих материалов во многом определяется количеством и дисперсностью наполнителя. [c.370] Наполнители не следует рассматривать как инертные заполнители объема полимеров. Их роль многопланова и влияние на полимер очень сложно (не исключена возможность протекания химической реакции между их поверхностью и полимером). На наполнители часто наносят поверхностные покрытия или обрабатывают поверхность для регулирования их взаимодействия с полимерами и облегчения диспергирования. [c.370] Наполнителей с частицами в виде чешуек сравнительно немного. К ним относятся глинистые минералы, состоящие из ультра-мелких чещуек, которые в присутствии воды, скользя друг относительно друга, придают мокрым глинам пластичность. Чешуйчатые наполнители с крупными частицами используются для изменения внешнего вида материала. [c.370] Волокнистые наполнители находят более широкое применение в производстве композиционных материалов вследствие их высокой прочности и жесткости и способности предотвращать прорастание треш,ин в хрупкой полимерной матрице. В зависимости от метода получения волокна обычно имеют цилиндрическую или неправильную форму. Волокна с гладкой поверхностью образуют менее прочное механическое сцепление с матрицей. Однако волокна с гладкой поверхностью легче смачиваются, чем с шероховатой, хотя полного смачивания волокон полимерами, так чтобы вообще не было пустот на поверхности, практически достигнуть не удается. Волокна могут адсорбировать различные вещества, способные влиять на их адгезионные свойства. Следует отметить, что прочное сцепление волокон с полимерной матрицей не всегда желательно, так как оно уменьшает поглощение механической энергии при разрушении композиционного материала. [c.371] Большинство волокон, используемых в производстве полимерных композиционных материалов, устойчивы к действию окружающей среды. Некристаллические волокна способны сорбировать низкомолекулярные веп1ества, чаще всего воду, которая может оказывать негативное действие на их адгезионное взаимодействие с полимерной матрицей, а также на прочность волокон, зависящую от их способности сопротивляться прорастанию трещин. [c.371] Распределение волокон в композиционных материалах может быть параллельным, хаотическим или слоистым. Волокна могут применяться в виде тканей, лент, матов. Отверждающиеся связующие наносят на волокнистые наполнители или волокна и напыляют на форму. В первом случае труднее обеспечить равномерное распределение связующего и его полное смачивание поверхности наполнителя. С термопластами стеклянные волокна обычно совмещаются механическим смешением с последующей переработкой наполненных композиций, что сопровождается разрушением значительной части волокон. [c.371] Коротко проанализировав все основные компоненты композиционных материалов, используемых в строительстве и строительных конструкциях и процессы их получения, рассмотрим основные области применения этих материалов. [c.371] Вернуться к основной статье