Наполнители, взаимодействие с полимерами

Значительный интерес представляют металлонаполненные полимеры [57] (металлополимеры), где наполнителями служат порошкообразные металлы или металлические волокна (алюминий, никель, сталь, олово, кадмий, бериллий, бор, вольфрам, титан, лакированные железо и медь, магний н т. д.). Такие металлополимеры отличаются высокой прочностью (особенно в случае применения волокон), термостойкостью, тепло- и электропроводностью. Прочность в некоторых случаях обусловлена химическим взаимодействием полимера с металлом (образование комплексов за счет я-электронов двойных связей, реакция карбоксильных групп с окислами на поверхности металла и т. д.) наряду с физическим взаимодействием. Некоторые полимеры этого типа вследствие своей дешевизны и доступности заменяют цветные и драгоценные металлы в производстве вкладышей подшипников, изделий с высокой теплопроводностью и низким коэффициентом термического расширения, другие применяются в радиотехнике, для защиты от радиации (свинцовый наполнитель), при изготовлении магнитных лент, каталитических систем (наполнитель — платина, палладий, родий, иридий) и т. д. [c.475]

Было изучено изменение структуры и свойств кристаллического полиэтилена высокой плотности при введении различных наполнителей [155, с. 5 510, с. 1093]. В качестве наполнителей выбирали вещества, химически не взаимодействующие с полиэтиленом и плавящиеся при значительно более высоких температурах, чем полимер. Оказалось, что при взаимодействии полимера с поверхностью твердых частиц такого наполнителя температура плавления полимера практически сохраняется неизменной, однако разрушающее напряжение и относительное удлинение изменяются в широких пределах. [c.190]

Модифицирующие добавки вводят в П. м. в небольших кол-вах для регулирования состава, структуры и св-в полимерной ( зы или границы раздела фаз полимер-наполнитель. Для регулирования вязкости на стадиях получения и переработки П. м. используют инертные или активные р-рители, разбавители и загустители, для снижения т-р стеклования, текучести и хрупкости-пластификаторы, для повышения хим., термо- и светостойкости-антиоксиданты, термо- и светостабилизаторы, для снижения горючести-антипирены, для окрашивания-пигменты или красители, для снижения электризуемости - антистатики, для улучшения смачивания наполнителя и повышения адгезионного взаимодействия полимер - наполнитель используют ПАВ и аппретирующие ср-ва (см. Текстильно-вспомогательные вещества). По типу полимерного компонента и характеру физ. и хим. превращений, протекающих в нем при получении и переработке и определяющих способ и условия последних, п. м. подразделяют на два принципиально различных класса - термопласты и реактопласты. [c.564]

Упрочнение будет наблюдаться в том случае, если ( 12+ + — 2) <0. Поскольку 2 большинства наполнителей выше, чем Е1, введение наполнителей приводит, как правило, к упрочнению полимера. Поэтому наиболее эффективно применение наполнителей в полимерах с гибкими макромолекулами, т е. с низким уровнем межмолекулярного взаимодействия. [c.426]

В книге собраны и систематизированы результаты работ советских и зарубежных исследователей по проблеме проницаемости полимерных материалов. Рассмотрены основные представления о переносе низкомолекулярных веществ (преимущественно газов) в полимерах, обусловленном активированной диффузией. Вопросы проницаемости полимерных материалов изложены в зависимости от структуры полимеров н характера взаимодействия полимеров с наполнителями и пластификаторами. Приведены сведения о влиянии на проницаемость химического строения, размера н формы диффундирующих молекул и макромолекул. [c.2]

В гетерогенных системах основной фазой, определяющей перенос газа через материал, является непрерывная фаза системы. Следует заметить, что свойства непрерывной полимерной фазы в гетерогенных системах могут существенно отличаться от свойств исходного полимера в результате перехода полимера в пленочное состояние или вследствие взаимодействия полимера с наполнителем. В результате соединения друг с другом отдельных структурных элементов неполимерного компонента, будь то пузырьки газа, капли жидкости или частицы твердых веществ, в гетерогенных полимерных [c.163]

Несмотря на наличие ряда теорий, характер взаимодействия частиц наполнителя с полимером, и в частности физико-химические процессы, приводящие к усилению полимеров при введении наполнителей, полностью еще не выяснены. Современные представления о природе взаимодействия наполнителей с полимерами рассмотрены в монографии Липатова [c.182]

Установлено, что влияние наполнителей на свойства резин обусловлено способностью наполнителей взаимодействовать как физически так и путем образования химических связей полимером и растворенными в нем ингредиентами. [c.183]

Уменьшение коэффициентов диффузии при введении наполнителей в полимеры может быть обусловлено не только чисто геометрическими причинами — огибанием молекулами газа частиц наполнителя, но и факторами, зависящими от взаимодействия полимера с наполнителем. Действительно, сорбция молекул полимера на поверхности частиц активного наполнителя способствует понижению числа возможных конформаций молекул 2, что приводит к уменьшению гибкости цепных молекул полимера и соответственно к снижению скорости переноса молекул газа [c.198]

Исследование взаимосвязи структуры и свойств резин является одной из самых актуальных задач. В работах Б.А. Догадкина и его учеников, а также известных зарубежных ученых установлено, что работоспособность резин определяется строением их вулканизационной сетки, т.е. концентрацией, химической структурой и характером распределения поперечных связей, степенью деструкции и модификации молекулярных цепей, межмолекулярным взаимодействием [18]. В наполненных резинах существенную роль в формировании свойств играет взаимодействие полимер- наполнитель, в результате которого структура вулканизационной сетки может заметно измениться. [c.20]

Изучение взаимодействия полимер - наполнитель [c.475]

По современным представлениям, взаимодействие полимера и наполнителя должно отражаться на температурах фазовых превращений, а также окислительной и термической деструкции [115]. [c.56]

Гидроксильные группы играют наибольшую роль при взаимодействии наполнителей с эпоксидными смолами. Однако кроме гидроксильных групп на поверхности гидрофильных неорганических оксидов и силикатов адсорбируются молекулы воды, количество которой зависит от влажности окружающей среды. Адсорбированная вода оказывает отрицательное влияние на адгезию эпоксидных смол, препятствуя образованию прочных химических и водородных связей между поверхностью наполнителя и полимером, особенно при отверждении при комнатной температуре. Координационно-ненасыщенные центры практически полностью блокированы адсорбированными молекулами воды [60]. Адсорбированные молекулы и атомы создают новые поверхностные состояния или изменяют параметры существующих электронных поверхностных состояний [60], а энергетический спектр поверхности во многом определяет характер физического и химического взаимодействия полимер — наполнитель. [c.86]

В настоящее время исследование релаксационных процессов в наполненных системах является одним нз основных экспериментальных методов исследования взаимодействия полимер — наполнитель [3, 4]. Как правило, большинство наблюдений для различных эпоксидных полимеров свидетельствует о некотором [c.88]

Кроме механического взаимодействия полимер — наполнитель возможно также растворение наполнителя или загрязнений, содержащихся на его поверхности, в олигомерном связующем, а также избирательная адсорбция компонентов связующего на поверхности наполнителя, в результате чего изменяется соотношение компонентов в массе связующего. [c.98]

Для определения характера взаимодействия полимера с наполнителем успешно используется хроматография. Исследование взаимодействия полимера с непористым адсорбентом позволяет получить данные о природе сил в системе адсорбент — раствор полимера [70]. Температурная зависимость для удерживаемых объемов дает возможность оценить теплоту адсорбции [71]. Меняя состав растворителя (вода — спирт) и степень гидрокси-лирования силикагеля, можно изменять адсорбцию от неспецифической до специфической. [c.41]

Эта точка зрения подтверждается тем, что каучук, наполненный сажей, труднее растворяется в бензоле, чем такой же каучук без наполнителя Кроме того, такие смеси более эластичны и менее пластичны, чем чистый каучук, вследствие трудности перемещения целых макромолекул, прочно связанных с наполнителем. Для оценки взаимодействия полимера с частицами наполнителя можно элюировать полимер из наполненного материала различными растворителями. [c.474]

Наполнители изменяют долю химически активных центров системы наполнители, инертные к среде, уменьшают долю химически активных центров, наполнители, взаимодействующие со средой, а также образующие слабые химические связи с полимером, увеличивают эту долю. [c.291]

Рассмотрим теперь модель, позволяющую термодинамически описать взаимодействие между полимером и наполнителем. Она предложена для случая, когда сорбция молекул растворителя свободным полимером больше, чем наполненным [61]. Эта модель применима для случая увеличения плотности упаковки в граничном слое вследствие сильного взаимодействия полимера и наполнителя, приводящего к уменьшению химического потенциала полимера. При рассмотрении допускается, что это взаимодействие становится пренебрежимо малым при бесконечном удалении от поверхности и быстро убывает с расстоянием, причем на расстоянии большем г (от центра частицы наполнителя) полимер может рассматриваться как свободный. Напротив, полимер в сфере, имеющей радиус г, рассматривается как связанный. Предполагается также, что химический потенциал полимера в граничном слое увеличивается по мере удаления от центра частицы. В этом случае [c.29]

Взаимодействие полимера с поверхностью твердого тела (подложкой, наполнителем и пр.). приводит к ограничению подвижности полимерных цепей, которое эквивалентно образованию дополнительных физических узлов полимерной сетки. Вместе с тем изменение структуры полимера в поверхностном слое и уменьшение плотности упаковки макромолекул в нем должны приводить к тому, что среднее число межмолекулярных связей в единице объема должно уменьшаться. Таким образом, наличие границы раздела может привести как к увеличению среднего эффективного числа физических узлов сетки, так и к его уменьшению вследствие уменьшения числа связей полимер — полимер. [c.33]

Вопрос о роли физических взаимодействий с поверхностью имеет очень большое значение для понимания механизма усиливающего действия наполнителей в полимерах. Поэтому оценка того вклада, который, вносит в эффективную плотность сетки взаимодействие с поверхностью, является необходимой. К сожалению, такая оценка пока проведена только для наполненных вулканизатов каучуков, причем густота сетки и число физических и химических связей в ней определены по данным о набухании. [c.33]

Ф), что и показано на рис. 1.8. (Совпадение экспериментальных данных со значениями, предсказываемыми теоретически [уравнение (1.29)] для ряда вулканизатов каучуков, наполненных сажей, показывает, что для них характерно сильное взаимодействие полимера с поверхностью наполнителя, которое не нарушается при действии растворителя. [c.36]

В ряде случаев для обеспечения наилучшего взаимодействия наполнителя с полимером его поверхность активируют различными способами изменение химической природы поверхности гидратиро-вание и кальцинирование (прокаливание) каолина использование наполнителей со структурой ядро-оболочка и др. регулирование морфологических характеристик размолом, рассевом получение наполнителей с использованием реакции осаждения, возгонки, разложения, гидролиза и т.д. Практически все приемы активации используются для повышения концентрации наполнителей. Теоретический предел наполнения определяется концентрацией, которая обеспечивает возможность образования достаточно прочной прослойки полимера между частицами наполнителя [48]. [c.195]

Очевидно, что в случае жесткоцепных полимеров метод набухания уже нельзя применять для оценки числа физических узлов, появившихся в результате взаимодействия полимера и наполнителя, так как общее число межмолекулярных связей в наполненном полимере с более рыхлой упаковкой меньше, чем в ненаполненном. Причины этого были рассмотрены выше. [c.40]

ВЛИЯНИЕ НАПОЛНИТЕЛЯ НА ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ПОЛИМЕР — РАСТВОРИТЕЛЬ [c.43]

Образование адсорбционного слоя на твердой подложке, приводящее к разрыхлению граничного слоя, оказывает существенное влияние и на термодинамические параметры взаимодействия полимер — растворитель и их зависимость от толщины нанесенной на твердую подложку пленки [87—89]. Введение наполнителя и увеличение его концентрации эквивалентно уменьшению толщины пленки. [c.43]

На процесс кристаллизации полимеров в присутствии наполнителей должны влиять два основных фактора взаимодействие полимера с наполнителем, вызывающее возникновение на поверхности раздела полимер — наполнитель напряженных участков, способствующих началу кристаллизации, а также само присутствие в среде полимера наполнителя, повышающего вязкость системы, что должно препятствовать протеканию кристаллизации. Указанные [c.65]

Следует отметить, что хотя течение полимеров, содержащих наполнители, в ряде случаев подчиняется уравнениям, выведенным для сферических частиц дисперсной фазы, это не означает, что взаимодействие между частицами наполнителя и полимером отсутствует. Во многих случаях течение осуществляется в системе, где частицы наполнителя покрыты адсорбционным слоем полимера, в результате чего происходит эффективное увеличение объема дисперсной фазы (на величину объема полимера, связанного частицами). Так, при исследовании вязкости наполненных смесей полиизобутилена и бутадиенового каучука при разных содержаниях активного (сажа) и неактивного (мел) наполнителя при разных температурах было установлено [352], что при объемном содержании сажи менее 10—15% вязкость наполненных смесей подчиняется уравнению Эйнштейна для суспензий, если считать, что эффективные размеры частиц сажи больше их фактических размеров из-за связанного с их поверхностью слоя полимера. Существование такого слоя, перемещающегося как единое целое с частицей наполнителя, обусловлено наличием сильных взаимодействий частиц с макромолекулами каучука. Интересно, что введение в полимер дисперсных наполнителей, приводя к резкому возрастанию вязкости, не вызывает изменения температурного коэффициента вязкости. В связи с этим можно предположить, что механизмы течения наполненных и ненаполненных полимеров аналогичны, т. е. что при течении не происходит разрыва связей между полимером и наполнителем. Взаимодействие полимера с цаполнителе.м оказывает влияние даже иа вязкость разбавленных растворов, содержащих дисперсные частицы [353]. [c.185]

По данным работы [159], при взаимодействии полимеров с наполнителями происходит существенное изменение физико-химических свойств полимеров, зависящее от природы полимера и наполнителя, а также изменение свойств полимеров на границе раздела с наполнителем. Взаимодействие полимера с поверхностью наполнителя приводит к резкому ограничению подвижности цепей и надмолекулярных структур. ]Эаполнитель оказывает эффект, аналогичный увеличению количества узлов в пространственной сетке полимера и существенно меняет его термомеханическое поведение [160]. Эти процессы, по мнению исследователей, связаны с влиянием наполнителя на структуру полимера и способностью к образованию собственной структуры в среде полимера. [c.31]

Существенные структурные изменения а полимере возникают лишь тогда, когда вводимые твердые частицы достаточно сильно взаимодействуют с ним. Хорошее смачивание наполнителя полимером является обязательным условием. Твердый тонкодисперс-ный наполнитель часто играет роль адсорбента, на поверхности которого адсорбируются молекулы полимера. При этом образуются высокоориентированные адсорбционные слои, способствующие попышени[0 механической прочности полимерного материала. В ряде случаев при взаимодействии полимера н наполнителя обра--зуются химические соединения. Размер частиц наполнителя должен находиться в известном соответствии с размерами струкгурных образований в полимере. [c.235]

Молекулярное взаимодействие между полимером и наполни-телс.м может протекать по различным механизмам. Так, между ак""ивными функциональными группами эпоксидной смолы и наполнителя происходит химическое взаимодействие с образованием прочных химических связей. Кроме того, наблюдается существование всего спектра физических связей — от ван-дер-ваальсовых до водородных, обусловливающих явления смачивания, адгезии и образования межфазных слоев [1, 3, 4, 6, 20, 5а]. Большое значение при этом имеет состояние поверхности наполнителя, которая, как было сказано выше, обычно покрыта адсорбированными молекулами воды и других соединений, затрудняющих смачивание и взаимодействие полимера с наполнителем. Несмотря на важность процессов межфазного молекулярного взаимодействия в наполненных полимерах, многие аспекты этих процессов еще мало исследованы, и в литературе существуют различные мнения, подробно рассмотренные в работах [3—5, 15, 59]. [c.87]

На формирование сетки электропроводящего наполнителя оказывает влияние и взаимодействие полимера с наполнителем. Проводящая цепная структура наполнителя образуется лишь в том случае, когда энергия взаимодействия частиц наполнителя с полимером превышает энергию взаимодействия полимер — полимер, но при условии, что на поверхности наполнителя есть участки, по которым осуществляется конта(ст, и энергия взон-модействня наполнитель наполнитель выше иергии взаимо действия наполните 1ь — полимер [c.387]

Таким образом, изменяя содержание наполнителя, характер его распределения в полимере, уронспь взаимодействия полимер— нанолннтель, контактное сопротивление между частицами, можно в широких пределах варьировать электропроводимость наполненных композиций, превращая диэлектрик в полупроводник нли в электропроводящий материал. [c.387]

Механизм межфазного взаимодействия в системах полимер — наполнитель весьма сложен и полностью не выяснен, хотя в последнее время эту проблему интенсивно исстедуют [3, 4. 59] на примере линейных кристаллических и в меньшей мере аморфных полимеров. В случае эпоксидных полимеров исследование взаимодействия полимер-наполнитель осложняется тем, что, во-первых, подобные материалы образуются в результате отверждения низкомолекулярных олигомеров в присутствии наполнителя, т. е. наполнитель может влиять не только на надмолекулярную, но и на молекулярную структуру полимера, а также на процесс отверждения олигомерного связуюш.его, вступая в химические реакции, с реакционноспособными группами эпоксидных олигомеров отвердителей. Во-вторых, поскольку процесс образования эпоксидного полимера из олигомера и отвердителя происходит в присутствии наполнителя, трудно разделить влияние технологических факторов и поверхностные эффекты. Кроме того, образующиеся прн отверждении сильно-сшитые системы неплавки и нерастворимы, что также сильно затрудняет их исследование. [c.84]

Кроме молекулярного поверхностного взаимодействия полимер— наполнитель нлн подлол<ка в наполненных системах, покрытиях, клеях и компаундах необходимо учитывать также механическое взаимодействие матрица -наполнитель или подложка, возникающее вследствие ограничения усадки полимера наполнителем. Прн этом предполагается, то сплошность системы сохраняется, т. е. адгезия на границе раздела фаз не нарушается. В случае эпоксидных полимеров этот механизм весьма вероятен, так как по сравнению с другими связующими они обладают большой адгезией и хорошо работают в условиях стесненной деформации без нарушения сплошности. Это взаимодействие распространяется на весь объем полимера и его влиянием можно в некоторой степени объяснить значительную толщину граничных слоев. [c.91]

Не менее важно определение энергии взаимодействия полимера с наполнителем, оцениваемой по дифференциальным теплотам 9дифф адсорбции углеводородов, моделирующих полимер,— более высокие начальные значения Удифф предполагают большую активность наполнителя [6, 7]. Четвертый параметр — концентрация силанольных группировок на внешней поверхности, поскольку взаимодействие с полимером или адгезивом может обеспечиваться только группами ОН, находящимися на поверхности. Нами установлено, например, что значительное улучшение адгезионных свойств шинных резин к текстильному корду пропорционально увеличению концентрации силанольных группировок на внешней поверхности. Согласно [8], плотность силанольных групп на аэросиле составляет [c.60]

Как видно из табл. 1, оба метода дают практически одинаковые значения С. Рост С с концентрацией наполнителя свидетельствует о появлении дополнительных узлов сетки за счет взаимодействия полимер-наполнитель. Так как химических связей между каучуком и наполнителем в исследованной системе практически не образуется, то дополнительные узлы могут быть отнесены за счет связей адгезионной природы. Аналогичные результаты были получены Маллинсом и Тобиным в [29] для перекисных вулканизатов натурального каучука, наполненных сажей ХАФ. [c.136]

Адсорбция полимеров на границе раздела фаз с твердым телом играет важную роль в усиливающем действии наполнителей, адгезии, склеивании и т. п. Адсорбционное взаимодействие является одним из важнейших факторов, определяющих свойства наполненных и армированных полимеров, свойства клеевых прослоек, адгезию полимеров и др. Рассмотренные в предыдущих главах основные закономерности адсорбционных процессов показывают, что при адсорбции полимера на твердой поверхности происходят изменения конформации макромолекул, которые определяют структуру адсорбционных слоев и ее отличия от структуры полимера в растворе или в массе. Совершенно очевидно, что многие особенности структуры адсорбционных слоев, получаемых при адсорбции полимеров на твердой поверхности из жидкой фазы, должны сохраняться и в таких системах, в которых адсорбционное взаимодействие полимера с твердой поверхностью реализуется в отсутствие растворителя, т. е. во всех практически важных системах (армированных и наполненных пластиках, покрытиях, клеях и т. п.). Для понимания свойств систем и нахождения путей их регулирования крайне важно знать структуру адсорбционных слоев в таких гетерогенных полимерных материалах. Между тем адсорбционные методы, позволяя выявить ряд существенных черт взаимодействия полимеров с твердыми поверхностями и поведения полимеров на границе раздела, не могут дать полных сведений о структуре граничных слоев в полимерных материалах. Это связано с тем, что адсорбционные взаимодействия в растворе не идентичны таковым в отсутствие растворителя. Последнее обстоятельство обусловлено отличием конформаций макромолекулярных цепей в растворе от конформаций в высокоэластическом, стеклообразном или кристаллпческо.м и вязкотекучем состояниях. [c.153]