ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Влияние наполнителей на свойства эластомеров из "Эластичные магнитные материалы" Наполнители можно разделить на усилители — увеличивающие прочность и износостойкость резин, инертные наполнители — не увеличивающие прочности и наполнители, придающие резинам специфические свойства. [c.44] При усилении каучука наполнителем повышается предел прочности при растяжении, сопротивление истиранию и раздиру, возрастают напряжение при данном растяжении и твердость. Эластичность при усилении, как правило, понижается. Уменьшение эластичности вызывается, по-видимому, тем, что в результате взаимодействия каучука с наполнителем ограничивается свобода движения молекулярных цепей каучука. [c.44] Наполнители оказывают влияние на структуру полимера. В. П. Соломко ввел [58] следующие критерии оценки наполнителей структурная активность наполнителя кинетическая активность наполнителя термодинамическая активность наполнителя. [c.44] Под структурной активностью наполнителя понимается его способность влиять на уровень надмолекулярного структурообразования, на плотность упаковки макромолекул, соотношение между упорядоченной и неупорядоченной частями полимера или на все указанные структурные характеристики одновременно. Структурноактивные и структурнонеактивные наполнители по-разному влияют на деформацию и разрушение материала. [c.44] Под кинетической активностью наполнителей понимается их способность влиять на подвижность кинетических единиц различных размеров, а значит и на спектр времен релаксации. Таким образом, существует кинетическая активность наполнителей, при которой механические свойства наполненных систем становятся оптимальными. [c.45] Под термодинамической активностью наполнителей понимается их способность влиять на состояние термодинамического равновесия, а значит, и на термодинамические параметры полимера. [c.45] При сравнении механических показателей резин, содержащих различные наполнители, с показателями не-наполненных резин можно установить влияние основных характеристик наполнителя на свойства получаемых материалов. К характеристикам, определяющим прочность связи наполнителя с каучуком, относятся дисперсность (размер частиц и удельная поверхность), форма частиц, характер поверхностных функциональных групп. Существует обратная зависимость между удель ной поверхностью материала и размером его частиц С возрастанием удельной поверхности наполнителя уве личивается поверхность его соприкосновения с каучуком В смесях с одинаковым содержанием наполнителя по верхность соприкосновения частиц наполнителя с кау чуком увеличивается обратно пропорционально средне му диаметру частиц. Увеличение удельной поверхности наполнителя означает возрастание поверхностной энергии, которая, следовательно, тем больше, чем меньше размер частиц. [c.45] Наибольшими усиливающими свойствами обладают наполнители с частицами коллоидных размеров (10- 100 ммк). Дальнейшее уменьшение размеров частиц затрудняет получение однородных дисперсных систем. [c.45] Форма частиц наполнителя оказывает существенное влияние на сопротивление раздиру резины на предел прочности при растяжении резин форма частиц коллоидных размеров не влияет. [c.46] Наилучшей формой частиц наполнителя с точки зрения механических свойств резины является такая, при которой размеры частицы одинаковы по всем трем осям. Если один размер значительно больше другого (игольчатые частицы) или значительно меньше двух других (частицы чешуйчатой формы), то резиновая смесь приобретает сильно выраженную анизотропную структуру. При направленных механических воздействиях, например при.каландровании и шприцевании, частицы таких наполнителей ориентируются по большим осям в направлении действующей силы. Анизотропная структура остается почти неизменной и в резинах. [c.46] Анизотропные свойства резин могут быть обнаружены следующим образом. [c.46] Адсорбционная способность гидрофобных наполнителей может рассматриваться как показатель их структурной активности. О зависимости между адсорбцией и усиливающим эффектом введения наполнителя судят по механической прочности резин в ряде случаев наблюдается прямая зависимость прочности от адсорбции и одновременно от удельной поверхности наполнителя. Для гидрофильных наполнителей существует обратная зависимость их усиливающее действие на каучук обратно пропорционально адсорбционной способности. [c.47] По степени упрочнения при введении усиливающих наполнителей каучуки разделяются на две группы. Наибольшее усиление (в 10—12 раз) наблюдается для не-кристаллизующихся каучуков (бутадиен-стирольных, бутадиен-нитрильных и др.). Прочность вулканизатов на основе кристаллизующихся каучуков (натуральный, хло-ропреновый, бутилкаучук) при усилении наполнителями увеличивается незначительно (в 1,1—1,6 раза). При растяжении кристаллизующихся каучуков происходит их частичная кристаллизация. Образующиеся кристаллиты играют роль активных наполнителей и придают резинам повышенную прочность. Кристаллиты каучука тонко диспергированы в резине и прочно связаны с аморфной фазой. Слабое влияние активных наполнителей на прочность резин из кристаллизующихся каучуков обусловлено тем, что к моменту разрыва вследствие кристаллизации каучука резина содержит близкое к оптимальному наполнению количество кристаллитов. [c.47] Анализ имеющихся литературных данных [59—61] позволяет заключить, что важным фактором при создании наполненных систем является адгезия эластомера и наполнителя. Наполнители оказывают существенное влияние на основные физико-химические свойства эластомеров— их прочностные характеристики, водостойкость, химическую стойкость, диэлектрическую проницаемость. Ферромагнитные наполнители, кроме того, приводят к появлению у эластомеров магнитных свойств. [c.47] Если межфазная поверхность меньще определенного минимума, то усиления практически не происходит. Минимальная межфазная поверхность составляет приблизительно 5—20 м на I см смеси, хотя ее значение сильно зависит от удельной активности наполнителя. С удельной активностью наполнителя связаны его адсорбционные свойства. На поверхности частиц наполнителя имеются активные центры с различной поверхностной энергией. По всей вероятности, различия в свойствах наполнителей определяются как средней величиной поверхностной энергии, так и характером распределения высоких и низких уровней энергии. [c.48] Работами С. С. Воюцкого [64] установлено, что с повышением содержания в каучуке полярных групп возрастает энергия активации процесса совмещения его с наполнителем это объясняется тем, что с увеличением полярности увеличивается энергия, необходимая для того, чтобы обеспечить взаимное проникновение сегментов макромолекул. Способность к совмещению каучуков с наполнителями также определяется полярностью. Лучшей мерой полярности вещества Мак-Ларен считает величину Ре г, где Ре — дипольный момент молекулы вещества, а е — относительная диэлектрическая проницаемость. [c.48] Проблема поверхностных явлений в наполненных полимерах включает в себя помимо смачивания также структуру и свойства монослоев, структурно-механические свойства граничных слоев полимера, находящихся в контакте с твердыми частицами наполнителя. Определенную роль при этом играет адгезия. [c.49] В настоящее время принято говорить о двух типах адгезии собственно адгезии, представляющей собой сцепление между адгезивом и поверхностью наполнителя, и механической адгезии, под которой понимается проникновение адгезива в поры наполнителя и удержание в них затвердевшего адгезива механическим способом. Для физического обоснования адгезии в последнее время предложен ряд специальных теорий, в частности адсорбционная, электрическая и диффузионная. [c.49] Адсорбционная теория адгезии объясняет ее ван-дер-ваальсовым взаимодействием между молекулами адгезива и субстрата, а также химическими взаимодействиями между молекулами адгезива и субстрата при наличии у них активных центров. [c.49] Согласно диффузионной теории адгезия сводится к диффузии длинноцепных молекул или отдельных их участков и к образованию вследствие этого прочной связи между адгезивом и субстратом. [c.49] Вернуться к основной статье