|
57 В некоторых случаях изготовляют полимерные материалы без наполнителей; это или прозрачные (типа органического стекла) или отдельные непрозрачные композиции. Наполнители, вводимые в эпоксидные смолы, в основном используются для получения нужной вязкости, снижения усадки и уменьшения температурного коэффициента расширения, для уменьшения стоимости композита и для окрашивания. Разнообразие наполнителей, рекомендуемые различными продуцентами для производства современных композиционных материалов, нередко затрудняет их выбор, ввиду отсутствия единой системы показателей качества наполнителей. Производители всех типов минеральных наполнителей, занимаясь исследованиями однотипных материалов различных наполнителей, предлагает классифицировать материалы по показателям размера частиц, «белизна», «яркость», «светлота» и т.д. В продаже имеется, по крайней мере, несколько сотен наполнителей, пригодных для использования в эпоксидных смолах и различных полимерах. Размеры частиц колеблются примерно от 200 меш до 0,015 мкм. Хотя большинство наполнителей, используемых в полимерных композитах, тонко раздроблены, могут использоваться и более грубые материалы (песок, гравий и т.д.). Основная функция грубых наполнителей частичная замена более дорогой смолы. Наиболее распространенные в продаже неорганические наполнители пригодны для использования с большинством эпоксидных смол. Наполнитель должен быть нейтральным или слегка основным, не реагирующим ни со смолой, ни с отвердителсм. Это требование исключает возможность применения некоторых наполнителей с некоторыми видами отвердителей. Слюда, используемая в значительной концентрации, может вызвать нежелательные реакции с эпоксидной смолой во время процесса отверждения при повышенной температуре, особенно с некоторыми ангидридными отвердителями. Асбест может вступать в нежелательные реакции в системах, в которых в качестве катализа |
59 наполнителями усадка значительно меньше, чем у пластмасс с органическими наполнителями. В зависимости от структуры в полимерных композициях могут участвовать порошкообразные (в виде порошкообразной крошки), волокнистые (в виде различных волокон) и слоистые (в виде листовых материалов) наполнители. В качестве порошкообразных наполнителей используют древесную муку, целлюлозу, слюду, кварцевую муку, сажу, графит и др. В качестве волокнистых наполнителей применяют хлопковые очесы, асбестовое волокно, стеклянное волокно; кроме того, могут использоваться отходы тканей, бумаги, картона, древесного шпона и др. Волокнистые наполнители повышают механические свойства полимерных композиций, однако вследствие меньшей текучести затрудняют процессы формования и возможность изготовления изделий сложной конфигурации. В качестве слоистых наполнителей применяют цельиолистовые материалы: бумагу, ткани (хлопчатобумажные, стеклянные, асбестовые) и древесный шпон. Использование слоистых (листовых) наполнителей дает возможность получать полимерные материалы с наиболее высокими механическими свойствами и рядом специальных параметров. Такие пластмассы называют конструкционными. В некоторых случаях изготовляют полимерные материалы без наполнителей; это или прозрачные (типа органического стекла) или отдельные непрозрачные композиции. Наполнители, вводимые в эпоксидные смолы, в основном используются для получения нужной вязкости, снижения усадки и уменьшения температурного коэффициента расширения, для уменьшения стоимости композита и для окрашивания. Резиновая крошка. В настоящее время всё большее значение приобретает направление использования отходов в виде дисперсных материалов. Более всего первоначальная структура и свойства каучука и других полимеров, содержащихся в отходах, сохраняются при механическом измельчении. 63 торов наибольшее применение нашли серосодержащие органические соединения. Модификаторы позволяют придать регенерату и резине на его основе некоторые специальные свойства — прочность, масло-бензостойкость, блеск. Для модификации регенерата используются как мономеры (малеиновый ангидрид, малеиновая и лимонная кислоты), так и полимеры (полистирол, полиметилметакрилат, поливинилхлорид). Эмульгаторы применяют в технологических целях для стабилизации водных дисперсий измельчённых резиновых отходов [26 27]. Минеральные наполнители. Разнообразие наполнителей, рекомендуемые различными продуцентами для производства современных полимерных композиционных материалов, нередко затрудняет их выбор, ввиду отсутствия единой системы показателей качества наполнителей. Производители всех типов минеральных наполнителей, занимаясь исследованиями однотипных материалов различных наполнителей, предлагает классифицировать материалы по показателям размера частиц, «белизна», «яркость», «светлота» и т.д. В работе исследован химический состав различных материалов в сравнении с существующими марками коммерческих наполнителей [28 33]. В продаже имеется, по крайней мере, несколько сотен наполнителей, пригодных для использования в эпоксидных смолах и различных полимерах. Хотя большинство наполнителей, используемых в полимерных композитах, тонко раздроблены, могут использоваться и более грубые материалы (песок, гравий и т.д.). Основная функция грубых наполнителей частичная замена более дорогой смолы. Наиболее распространенные в продаже неорганические наполнители пригодны для использования с большинством эпоксидных смол. Наполнитель должен быть нейтральным или слегка основным, не реагирующим ни со смолой, ни с отвердителем. Это требование исключает возможность применения некоторых наполнителей с некоторыми видами отвердителей. 64 Слюда, используемая в значительной концентрации, может вызвать нежелательные реакции с эпоксидной смолой во время процесса отверждения при повышенной температуре, особенно с некоторыми ангидридными отвердителями. Асбест может вступать в нежелательные реакции в системах, в которых в качестве катализаторов используют комплексы трехфтористого бора. Действие других наполнителей может изменяться в зависимости от содержания воды в наполнителе и способности наполнителя поглощать воду во время хранения. В этом отношении особенно плохими являются некоторые виды талька. Органические наполнители сравнительно мало использудотся в технологии производства эпоксидных смол, хотя некоторые из них предлагаются для придания отвержденным продуктам специальных свойств [33 36]. Грубоизмельченный синтетический каучук увеличивает сопротивление тепловому удару и ударную вязкость. Порошок отвержденного хлориванного полиэфира с трсхокисыо сурьмы придает огнестойкость. Порошкообразный полипропилен может добавляться к эпоксидным покрытиям для получения матовой или полублестящей поверхности, стойкости к пыли, грязям и царапинам. Органические поверхностно-активные вещества используются для обработки наполнителей с целью увеличения или уменьшения вязкости при постоянных объемах загрузки. Вступающие в реакцию с аминами продукты специальных глин используются в качестве средств, препятствующих осаждению, для таких порошковых отвердителей, как дицианамид. Наполнители с малой плотностью, такие как органические полые сферические частицы, нашли применение в специальных отливках. Наиболее широко органические наполнители используются в качестве красок или пигментов. Некоторые наполнители, также как и органические, могут использоваться для придания специальных свойств отвержденным продуктам. Графит и углерод используется для поверхностной смазки. |