Особенности наполнения полимерных матриц полимерными наполнителями

Особенности наполнения полимерных матриц полимерными наполнителями [c.196]

Рассмотрим некоторые композиционные материалы на основе различных матриц и наполнителей. Одними из первых были получены композиционные материалы с полимерной матрицей. К ним относятся резина и эбонит. При приготовлении резины наряду с другими компонентами, добавляемыми к каучуку, в качестве наполнителя используют сажу, которая резко повышает прочность резины. Особенно велико ее влияние на синтетические углеводородные каучуки, црочность на растяжение которых возрастает после наполнения сажей в 5ч- 10 раз. Вместо обычной сажи иногда применяют так называемую белую сажу, представляющую собой гидрофобизированный высокодисперсный диоксид кремния. [c.394]

Наполненные композиции обладают большей стабильностью показателей (Тр, бр и во всем исследованном (150—420 К) температурном диапазоне стеклообразного состояния [110] по сравнению с исходным полимером, для которого деформация при разрыве быстро убывает, а прочность при растяжении и модуль Юнга возрастают, особенно при температурах ниже 213 К, что связано с замораживанием молекулярной подвижности в полимерной матрице в области р-перехода. Результаты проведенного исследования свидетельствуют также, что введение наполнителей способствует некоторому снижению ползучести ЭКК. [c.119]

Сравнением положения спектральных кривых установлено, что при увеличении амплитуды деформации спектр заметно смещается в область малых времен. Это означает, что при наличии кварцевого наполнителя спектральные кривые должны были бы сместиться влево, причем величина смещения должна была бы возрастать по мере возрастания концентрации наполнителя. Из рис. 6.11, однако, видно, что такого смещения не происходит. Более того, с повышением концеитрации наполнителя спектры смещаются вправо, расширяется и изменяется наклон линейного участка спектральных кривых. Это дает основание предположить, что с увеличением доли наполнителя возрастает роль поверхности наполнителя, уменьшающей сегментальную подвижность связующего и, следовательно, сдвигающей спектры в сторону больших времен. Эти эффекты влияния поверхности не только компенсируют ожидаемые сдвиги кривых влево вследствие несжимаемости наполнителя, но и сдвигают спектральные кривые вправо. Особенно заметны смещения в области больших времен релаксации. Таким образом, эксперименты с кварцевым наполнителем показали, что смещение кривых спектральной функции Я в наполненных высокомодульным наполнителем полимерах является результатом воздействия, по крайней мере, двух причин, одна из которых —изменение условий деформирования в присутствии частиц наполнителя (спектр сдвигается влево), а другая —влияние поверхности наполнителя на свойства и структуру полимерной матрицы (смещение спектров вправо). [c.184]

Таким образом, можно заключить, что особенности реологических свойств наполненных полимеров определяются сочетанием характеристик дисперсионной среды и структурно-механических свойств трехмерного каркаса, образованного в результате взаимодействия частиц наполнителя. С этой точки зрения регулирование реологических свойств наполненных композиций может быть осуществлено путем изменения поверхностных характеристик частиц наполнителя, определяющих их взаимодействие как друг с другом, так и с дисперсионной средой. Модификация поверхности частиц наполнителя, в том числе путем привитой полимеризации, может иметь очень существенное значение для пептизации их при введении в полимер, для улучшения смачивания частиц полимерной средой и объяснения равномерного распределения частиц в полимерной матрице, что особенно существенно при высоких степенях наполнения [472]. [c.195]

В принципе, все изложенные в предыдущих главах физико-химические подходы к наполнению справедливы и для полимеров, наполненных полимерными наполнителями, поскольку во всех случаях одним из основных факторов, определяющих физико-механические свойства, является наличие границы раздела наполнитель- матрица. Особенности полимер-полимерных систем заключаются прежде всего в том, что адгезионные явления на границе раздела двух полимерных фаз существенно отличны от явлений на границе полимер-твердое тело (с высокой поверхностной энергией). Полимеры-наполнители и полимерные среды (или связующие), как и все полимерные системы, характеризуются низкими значениями поверхностной энергии, и поэтому смачивание поверхности наполнителя полимерным связующим может быть неполным. В результате этого условия контакта частиц со связующим при формировании системы оказываются хуже, чем в системах с наполнителем, имеющим высокую поверхностную энергию. Это не означает, разумеется, отсутствия адсорбционного взаимодействия и адгезии на границе раздела фаз. [c.196]

Механизм усиливающего действия наполнителей в эластомерах и пластических массах различен [50]. Для эластомеров характерной особенностью наполнения сажей является образование его цепочечных структур в полимерной среде. Догадкиным и сотр. установлено, что чем больше степень развития цепочечной структуры наполнителя, тем сильнее проявляется эффект усиления [24]. Усиливающее действие цепочечных структур объясняется тем, что они являются матрицей, на которой ориентируются молекулы каучука. Кроме того и сами по себе цепочечные структуры являются фактором усиления каучука, поскольку связи между частицами наполнителя в цепочечных структурах являются весьма прочными вследствие высокой энергии взаимодействия частиц в местах их контакта [50]. При деформации эластомера связи каучук - наполнитель разрываются и легко восстанавливаются в новых положениях, это способствует выравниванию локальных напряжений и является дополнительной причиной повышения прочности наполненных резин. Усиление наполненных эластомеров связывают также с тем, что введенный наполнитель удлиняет путь разрушения, так как оно идет преимущественно на границе раздела наполнитель - каучук, соответственно возрастает и работа разрушения. Согласно [50], увеличение работы разрушения, отнесенной к единице объема при введении наполнителя можно принять за основную характеристику усиливающего действия наполнителей в полимерах. [c.38]

Таким образом, по своей структуре гибридные матрицы действительно могут рассматриваться как самостоятельные полимерные композитные материалы со всеми особенностями их физико-химического и механического поведения и определяющей ролью межфазных слоев в свойствах самой матрицы (по аналогии с наполненными полимерами) [503]. Соответственно, для полимерных композитов на основе гибридных матриц должны быть рассмотрены две группы межфазных явлений - на границе раздела сосуществующих микрофаз в гибридной матрице и между дисперсным наполнителем и гибридным связующим. [c.222]

Поскольку модули упругости наполнителя и матрицы сильно различаются, для обеспечения монолнтности пластика необходимы полимерные матрицы, значения предельных удлинений которых значительно превышают среднее удлинение композиционного материала при сохранении достаточных значений прочности. Особое значение имеет прочность при сдвиге, так как именно малая прочность при сдвиге между слоями является одним из основных недостатков армированных пластиков. При этом предполагается, что адгезионная прочность превосходит прочность полимера, т. е. разрущения по границе раздела ие происходит. Напряжения и деформации для квадратичной и гексагональной укладки волокон [1, 6, 22—26] являются функцией отнощения модулей наполнителя и матрицы и плотности упаковки волокон. Если считать, что полимерная матрица и наполнитель подчиняются закону Гука, то при объемной доле волокна от 0,6 до 0,75 отнощение предельных удлинений изменяется от 5 до 15 [26]. Если же учитывать нелинейное вязко-упругое поведение полимерной матрицы, то это отнощение еше больше возрастает. Увеличение предельной деформации связующего за счет снижения его модуля упругости и прочности, как это происходит при пластификации, не приводит к повышению прочности пластика, так как прн уменьшении модуля упругости матрицы ее предельное удлинение, необходимое для сохранения монолитности, возрастает. Таким образом идеальное связующее должно обладать большим удлинением при высоких значениях модуля упругости и прочности, особенно при сдвиге. В работе [22] приведен расчет показателей такого идеального связующего, наполненного ( 1 = 0,7) бесщелочным стеклом и высокомодульным стеклом ВМ-1 (табл. 8.1). Ни одно из известных эпоксидных связующих не отвечает полностьк> приведенным в таблице требованиям [22], однако они могут служить отправной точкой для сравнения различных эпоксидных композиций. [c.212]

Пенопласты (газонаполненные или вспененные полимеры) по своей структуре напоминают застывшую пену. С физической точки зрения они представляют собой двухфазные системы, в которых одной фазой является полимерная матрица, другой — газ. Пегюпласты можно расс.матривать также как наполненные полимеры, в которых наполнителем служит газ. Такое определение особенно подходит к так называемым синтактным пено- [c.374]

НАПОЛНЕННЫЕ ПОЛИМЁРЫ, гетерофазные композиц. материалы с непрерывной полимерной фазой (матрицей), в к-рой хаотически или в определенном порядке распределены твердые, жидкие или газообразные наполнители. Эти в-ва заполняют часть объема матрицы, сокращая тем самым расход дефицитного шш дорогостоящего сырья, и (или) модифицируют композицию, придавая ей нужные качества, обусловленные назначением, особенностями технол. процессов произ-ва и переработки, а также условиями эксплуатации изделий. Н.П.-подавляющее больщинство пластмасс, резин, лакокрасочных материалов, полимерных компаундов, клеев и др. полимерных композиционных материалов. [c.168]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология