Наполнители цепочечные структуры

Полимерные материалы, содержащие наполнитель, проявляют электропроводящие свойства только при образовании в полимере частичками наполнителя цепочечных структур (см., напр., Наполнители резин). Последние могут возникнуть ли пь нри определенном соотношении сил взаимодействия между макромолекулами, макромолекулами и частицами наполнителя и между частицами наполнителя. При сильном взаимодействии между частицами наполнителя и между макромолекулами частицы наполнителя стремятся отделиться от последних и образовать крупные агрегаты (нроисходит комкование) при сильном взаимодействии между части ,ами наполнителя и макромолекулами каждая частица наполнителя изолируется полимерной оболочкой. В этих случаях для достижения электропроводности требуется так много наполнителя, что система утрачивает основные преимущества, присущие полимерным материалам. [c.478]

Большая информация о структуре наполненных сшитых эластомеров была получена с использованием электронно-микроскопиче-ского метода [49—52, см. также гл. 2]. По мере увеличения дисперсности наполнителя изменяется характер дисперсных структур. Наполнители с небольшой удельной поверхностью (менее 15 м /г) образуют отдельные не контактирующие между собой агломераты размером 0,3—0,5 мкм. Электропроводность таких наполненных эластомеров в этом случае почти не отличается от электропроводности чистого полимера. Наполнители с удельной поверхностью около 80 м /г образуют наряду с агломератами размером 0,1 мкм короткие цепи длиной 0,5—0,7 мкм, пронизывающие весь объем полимера. При образовании таких цепочечных структур наблюдается резкое повышение электропроводности наполненной системы. При введении минеральных наполнителей электропроводность резин остается практически неизменной вследствие низкой электропроводности самих наполнителей. [c.241]

Расширение областей применения Э. п. м. предъявляет новые требования К ним, основные из к-рых — уменьшение pj,, расширение темп-рного интервала эксплуатации и увеличение прочности. Уменьшение р , м. б. достигнуто принудительным формированием из частичек наполнителя цепочечных структур. Так, если в расплаве термопласта или в неотвержденной термореактивной смоле диспергировать ферромагнитный наполнитель, то при наложении магнитного поля частички наполнителя будут ориентироваться вдоль силовых линий поля, образуя токопроводящие пути. [c.478]

Активные наполнители образуют в резине цепочечные структуры, на поверхности которых происходит ориентация макромолекул каучука [545, 546]. Вследствие неоднородности материала напряжение в нем распределяется неравномерно. В местах возникновения перенапряжений часть цепных молекул, ранее адсорбированных на поверхности кристаллитов (если это кристаллизующийся каучук), или частиц наполнителя отделяется, в результате чего перенапряжения уменьшаются, и распределение напряжений становится более равномерным. [c.209]

В реальном изделии распределение напряжений может происходить иногда по весьма сложному закону. Зная вид эпюры напряжений, можно было бы реализовать внутренние ресурсы прочности в наиболее опасных направлениях. Осуществить это путем направленной ориентации в большинстве случаев не представляется возможным. Возникает потребность перехода от скалярного усиления к тензорному . Так, чтобы обеспечить путем введения в систему усиливающих компонентов увеличение прочности материала в наиболее опасных направлениях, необходимо ориентировать в этих направлениях цепочечные структуры наполнителя. Это частично реализуется, например, при наполнении полимерной системы нитями, расположенными вдоль оси максимальных напряжений. Однако такой способ обеспечивает только линейное направленное усиление материала. [c.303]

Производство сажи канальным методом очень громоздко, трудно регулируемо и взрывоопасно сажа легко загорается при 370°С, что может вызвать взрыв). Канальная сажа используется в качестве наполнителя и мягчителя резины, так как высокодисперсна, имеет цепочечную структуру и весьма низкую теплопроводность. [c.366]

Весьма близкий подход к решению вопроса о природе усиления был развит Догадкиным и Лукомской [62, 63], которые связывают эффект усиления с цепочечной структурой наполнителя. [c.142]

Вопрос об усилении полимеров, находящихся в высокоэластическом состоянии, и усилении резин освещен в литературе достаточно подробно [277, 458, 530, 531]. Одной из наиболее существенных черт усиления каучуков сажей является способность сажи образовывать в полимерной среде цепочечные структуры. Это явление было подробно исследовано Догадкиным и сотр. для ряда наполненных каучуков [530, 531]. Ими было установлено, что чем больше степень структурирования, т. е. степень развития цепочечной структуры наполнителя тем сильнее проявляется эффект усиления. Образование цепочечных структур активного наполнителя в среде каучука связано с тем, что поверхность частиц активного наполнителя энергетически неодинакова. Энергия взаимодействия частиц наполнителя в местах их контакта больше, чем энергия взаимодействия на границе раздела каучук—наполнитель. Усиливающее действие цепочечных структур объясняется тем, что они являются той матрицей, на которой ориентируются молекулы каучука. Чем больше развита цепочечная структура, тем в большей степени сказывается ее ориентирующее действие на цепи каучука. Образование таких структур активного наполнителя является самостоятельным фактором усиления каучука, поскольку при разрушении резин, содержащих активные наполнители, плоскость разрыва пересекает более прочные связи между частицами наполнителя, что препятствует разрушению. [c.265]

Это можно легко понять, если учесть, что более вязкий полимер (в том числе стеклообразный) является инертным наполнителем для менее вязкого, текучего полимера. Действительно, взаимодействие полимеров на границе раздела фаз невелико и диспергируемый полимер не имеет тенденции образовывать цепочечные структуры подобно саже или адсорбировать другой полимер на поверхности частиц. [c.44]

При введении наполнителя (особенно волокнистого) в полимеры частицы наполнителя образуют цепочечные структуры, соединяющиеся в пространственный каркас, обладающий значительной упругостью. При наложении напряжения сдвига такие системы сначала не текут, т. е. напряжение сдвига растет, а скорость течения остается нулевой, как это показано на рис. 62, кривые 3 и 4. Возникает некоторое предельное напряжение сдвига, после которого система течет либо как ньютоновская, либо как неньютоновская жидкость (соответственно кривые 3 и 4). Полимеры, течение в которых начинается при любом напряжении сдвига, называют вязкими полимеры, обладающие предельным напряжением сдвига, ниже которого течение не возникает, называют пластичными. [c.128]

Существуют нек-рые специфич. особенности в механизме упрочнения эластомеров и жесткоцепных линейных и сетчатых полимеров. В частности, существенное упрочнение эластомеров достигается при использовании высокодисперсных наполнителей, преимущественно сажи, прочные первичные агрегаты к-рой создают в среде эластомера цепочечные структуры (см. также Наполнители резин). Действие этих структур объясняется гл. обр. тем, что их элементы являются той матрицей, на к-рой ориентирована макромолекула. Чем больше развита цепочечная структура, тем в большей степени проявляется ее ориентирующее и упрочняющее действие. Образующиеся в ходе смешения хаО тич. связи каучук — наполнитель при деформации ПОД напряжением разрываются и вновь восстанавливаются в новых положениях, закрепляя на поверхности наполнителя макромолекулы каучука, частично ориеН тированные в направлении действия напряжений. В ре зультате происходит выравнивание местных перенапряжений. Чем выше прочность связи каучук — на- [c.163]

Для теоретического исследования электропроводности гетерогенных систем широко применяется и достаточно эффективен метод математического моделирования обобщенной проводимости [273—275]. Сопоставление теоретических данных с экспериментальными позволяет достаточно точно определить тип гетерогенной системы выбор лучшей из формул может быть осуществлен только путем экспериментальной проверки. Однако во всех случаях целесообразна, с точки зрения электропроводности, организация проводящих частиц наполнителя в цепочечные структуры [272], а также такое их распределение, при котором сохраняются элементы надмолекулярной структуры ненапол-ненного полимера, чем обуславливалось бы сохранение полимером своих физико-механических свойств. [c.189]

Наполнители с удельной поверхностью более 100 мУг образуют цепочки, состоящие из отдельных агломератов (0,07—0,09 мкм). Малая разветвленность таких цепочечных структур объясняет низкую электропроводность этих систем. [c.241]

Полимерные материалы вообще и в частности пленки, содержащие наполнитель, проявляют электропроводные свойства только п ж образовании в полимере частичками наполнителя цепочечных структур. В качестве наполнителя применяют порошки оксидов алюминия, железа, меди, а также графита, сажи. При введении различного количества токопроводной добавки в полимер, из которого изготовляют пленку, значительно и по-разному меняется удельное сопротивление. Так, удельное сопротивление полиэ- [c.78]

Удельное объемное сопротивление пленок из полипропилена толщиной до 150 мкм, сформованных без магнитного поля, во всем исследованном диапазоне концентраций никелевого порошка оказалось выше 10 Ом-м. В пленках, сформованных в статическом магнитном поле при концентрации 50—60 масс. ч. карбонильного никелевого порошка, наблюдалось резкое (на 8 порядков) уменьшение Ро [336]. Это явление, как и в случае эпоксидной полп.мерной композиции [329], объясняют тем, что в магнитном поле частицы наполнителя, располагаясь вдоль силовых линий магнитного поля, при определенной концентрации образуют непрерывные цепочечные структуры. [c.177]

Метод принудительной двухосной ориентации частиц ферромагнитного электропроводящего наполнителя в цепочечные структуры позволяет при введении 35—40% (об.) наполнителя получать лакокрасочное покрытие с ра = 10 10 Ом-м [245]. [c.174]

Роль адгезии в усилении эластомеров и трактовка явления усиления как адгезионного эффекта обсуждена Воюцким [540]. Адгезионная теория усиления основана на рассмотрении наполненных резин как совокупности множества микроскопических адгезионных соединений типа эластомер — частица наполнителя. Справедливость этой теории подтверждается наличием линейной зависимости прочности наполненных систем от величины адгезии. При этом разрушение может носить как когезионный, так и адгезионный характер. С точки зрения адгезионной теории усиления повышенная прочность резины, содержащей цепочечные структуры, объясняется не контактом частиц наполнителя друг с другом, а наличием в зазоре, окружающем место контакта, молекул полимера, каждая из которых прочно связана по крайней мере с двумя частицами. Эта точка зрения соответствует представлениям Бики. Адгезионная теория позволяет объяснить как механизм усиления, так и механизм разрушения наполненных резин. [c.271]

В последнее время появилась потребность в токопроводящих эластичных материалах высокой термостойкости. При введении высокодисперсных электропроводящих наполнителей электрическое сопротивление при достаточно большом наполнении скачкообразно уменьшается. Это наблюдается, если токопроводящие частицы образуют цепочечную структуру [590, 591]. Эффект возрастает при предварительной ориентации ферромагнитного наполнителя в магнитном поле [590]. [c.62]

Белая сажа, полученная в обычных условиях, характеризуется ярко выраженной склонностью к агломерации частиц и отсутствием цепочечных структур (см. рис. 1, а). Активированная белая сажа отличается пониженной степенью агломерации и наличием цепочечных структур, которые, видимо, н обусловливают высокую активность наполнителя. [c.30]

Как видно из рис. 2, обработка диметилдихлорсиланом уменьшает степень агрегации частиц и способствует образованию ярко выраженной цепочечной структуры. Однако усиливающие свойства наполнителя резко снижаются, что обусловлено уменьшением количества поверхностных гидроксильных трупп, посредством которых кремнезем взаимодействует с каучуком. [c.31]

В блочных материалах того же химического состава размер ориентированных слоев около частиц наполнителя значительно меньше, они не взаимодействуют между собой с образованием сеток н цепочечных структур, как это имеет место в некоторых эластомерах. Возникновение сложных надмолекулярных образований способствует формированию дефектной структуры в полимерной матрице,, по которой происходит разрушение покрытий как под действием механических напряжений, так и в процессе старения. [c.251]

Цепочечные структуры из дисперсного наполнителя могут возникнуть только при определенном соотношении сил взаимодействия между компонентами. При сильном взаимодействии между самими частицами наполнителя они стремятся отделиться от полимера и образовать агрегаты. При сильном взаимодействии между частицами наполнителя и макромолекулами полимера каждая твердая частица изолируется полимерной оболочкой. В этих случаях для достижения проводимости требуется большое количество наполнителя, и система теряет преимущества полимерного материала. Именно поэтому наполненные полимеры проявляют электропроводящие свойства только при образовании в пленке цепочечных структур. При этом важную роль играют дисперсность наполнителя и режим приготовления (продолжительность диспергирования, температура процесса, интенсивность перемешивания и др.). [c.89]

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]

На прочность вулканизата оказывает большое влияние не только взаимодействие между каучуком и наполнителем, но и образование в нем сажевой структуры Последующая деформация вулканизата изменяет эту структуру, которая в свою очередь ведет к потере энергии, увеличению гистерезисных потерь и снижению разрушающего напряжения. У органических наполнителей имеет также место образование полимерных структур хотя, учи-тывая больший размер таких ча- стиц, их агрегация приводи к воз-никновению очага разрушения. Вве-дение термопластичных усилителей повышает гистерезисные потери, увеличивает остаточные дефортиа- ю ЦНИИ теплообразование. Такие свой-ства смолонаполненных вулканиза-тов объясняются тем, что в процес-се деформации участвует не только каучуковая фаза, но и происходит перераспределение цепочечных структур Смоляного наполнителя а также вместе с каучуком деформируются отдельные частицы наполнителя. Возможность деформации таких микрочастиц внутри полимера, т. е. деформации на надмолекулярном уровне, показана в работе 239 этом случае часть разрушающего напряжения будет израсходована на деформацию смоляных частиц. [c.77]

При анализе вязкоупругих свойств резин необходимо учитывать, что в резине сажа образует цепочечные структуры, которце при достаточном содержании сажи пронизывают объем полимера во всех направлениях [251—253]. Взаимодействие полимера с поверхностью частиц наполнителя, образующих структурную сетку, приводит к появлению ряда особенностей релаксационного поведения, связанных с изменением молекулярной подвижности. Расчет спектров времен релаксации для наполненного сажей вулканизата бутадиен-стирольного сополимера показывает [254], что введение сажи увеличивает высоту спектра, причем этот эффект зависит от энергетических характеристик сажи. [c.138]

Вероятно, что необходимым условием формирования цепочечных структур наполнителя является наличие областей активного взаимодействия между поверхностью частиц паполиителя. Концентрация наполнителя, отвечающая началу возникновения цепочечных структур, зависит от размера и формы частиц, контактного сопротивлеиия между ними, степени окисления поверхности. [c.79]

Из таблицы следует, что максимальный эффект снижения р достигнут в случае графита. При содержании наполнителя 60 масс.% Р изменяется от ],2-10 до 45,6 Ом-см, что объясняется возникновением нснрерывны.х цепочечных ст )уктур графита во всем объеме полимера. Дальнейшее увсличенпе содержания наполнителя до 80 масс.% практически ие влияет на р системы. В случае А1 и 2п при содерл<аиии 80 масс.%[) достигает соответственно 10 и 10 Ом-см, что обусловлено разной степенью окисления металлов и тем, что окисная пленка на поверхности частиц нреиятствует образованию цепочечных структур. [c.80]

При дозировке белых саж 30 вес. ч. и выше кислотопроницаемость резин резко увеличивается из-за образования цепочечных структур из контактирующих частиц наполнителя. Вследствие хорошего смачивания наполнитель облегчает проникновение агрессивной среды в резину, т. е. способствует химическому взаимодействию полимера со средой. [c.41]

В присутствии активных наполнителей и достаточно высокой объемной концентрации их повышение модуля упругости значительно больше, чем следует из уравнения Гута — Смоллвуда. Это объясняется структурными эффектами (прежде всего агрегацией наполнителя в цепочечные структуры, что придает системе тиксотропные свойства) и введением в сетку дополнительных вулканизационных связей. [c.232]

Наличие цепочечных структур наполнителя [89, 90] способствует образованию ориентированных на них фрагментов эластомера, что приводит к росту ориентации каучуковой фазы при удлинении и разрыве. По существу впервые это положение было сформулировано Догадкиным, Печковской, Лукомской [89, 90] на основании серии энспериментальных работ. Однако следует подчеркнуть, что важным для проявления усиливающего действия является не само по себе образование це--почечных структур и ориентация на них молекул эластомера, а то, что эти структуры способствуют образованию ориентированного полимера яри растяжении и разрыве. В противном случае они должны были -бы оказаться эффективными и при малых деформациях н в сложнонапряженном состоянии, — чего на самом деле нет. [c.68]

Для образования цепочечных структур ферромагнитного токопроводящего наполнителя применен метод принудительной ориентации частиц наполнителя в магнитном поле. При этом, уменьшая количество наполнителя, вводимого для достижения желаемого эффекта, можно снизить стоимость покрытия [96]. Использование метода принудительной двухосной ориентации частиц ферромагнитного токопроводящего наполнителя с образова-. нием цепочечных структур позволяет при введении 35—40% (об.) наполнителя получить покрытие с Ру= 10 5—К)—С Ом-м. В к ачестве связующего использовали эпоксидно-крезоль-вый лак ЭП-9< и сополимер А-15-0. [c.91]

В композициях, наполненных металлическими порошками, образование цепочечных структур наблюдается только при концентрации наполнителя около 400—500 весовых частей на 100 в. ч. адгезива. Такие ко.мпозиции характеризуются повышенными весом и стоимостью, меньшей прочностью и эластичностью. Экономически бол-ее выгодным оказывается использование анизотропных [c.69]

Метод принудительной двухосной ориентации частиц ферромагнитного электронроводяш его наполнителя в цепочечные структуры позволяет нри введении 35—40 объедш. % наполнителя получать лакокрасочное покрытие с р = 10 10 Ом-м [337]. [c.177]

Известно, что на свойства полимера существенно влияют средний размер надмолекулярных образований и характер их распределения по размерам. Для кристаллизующихся полимеров малые концентрации частиц наполнителя способствуют образованию более совершенных надмолекулярных структур. При больших концентрациях создаются препятствия для развития кристаллических образований, что сопровождается амор-физацией полимера. Существенным является расположение частиц наполнителя в пространстве. Для эластомеров установлено, что наибольшее увеличение механической прочности наблюдается при введении тех наполнителей (саж), частицы которых образуют непрерывную цепочечную структуру. Структура частиц наполнителя определяется характером взаимодействия частиц (одна с другой и с макромолекулами). В последнее время стало возможно управлять процессом расположения частиц наполнителя в системе, накладывая на последнюю соответствующее природе наполнителя силовое поле [22]. [c.10]

Эффект ориентационного упрочнения, или тяжеоб-разования, при раздирании приводит к появлению неровного рельефа поверхности разрушения — шероховатого или узловатого. Последний особенно характерен для вулканизатов с активными наполнителями и проявляется в определенном интервале температур и скоростей. Для усиливающих наполнителей интервал шире, чем для неусиливающих. Цепочечные структуры сажи препятствуют распространению надреза или изменяют направление разрушения, что подтверждается электронно-микроскопическими исследованиями. [c.23]

Рассмотренные структурные проблемы связаны с изменениями структуры полимера в присутствии частиц наполнителя. Одвако на физико-механические свойства наполненных термопластов не мб иь-иее влияние оказывают также типы структур, образуемьк дисперсными частицами наполнителя в полимерной среде, и прочность таких цепочечных структур. Эти вопросы составляют второй аспект структурных проблем, связанных с наполненными тераопластами к путями регулирования их свойств в заданном направлении. [c.16]