наполненные полимеры
НАПОЛНЕННЫЕ ПОЛИМЕРЫ
гетерофазные композиционные материалы с непрерывной полимерной фазой (матрицей), в которой хаотически или в определенном порядке распределены твердые, жидкие или газообразные наполнители. Эти вещества заполняют часть объема матрицы, сокращая тем самым расход дефицитного или дорогостоящего сырья, и (или) модифицируют композицию, придавая ей нужные качества, обусловленные назначением, особенностями технол. процессов производства и переработки, а также условиями эксплуатации изделий. Н. п. — подавляющее большинство пластмасс, резин, лакокрасочных материалов, полимерных компаундов, клеев и др. полимерных композиционных материалов.
В зависимости от типа полимерной матрицы различают наполненные реактопласты, термопласты и каучуки (о последних см. в ст. наполненные каучуки). В зависимости от типа наполнителя Н.п. делят на дисперсно-наполненные пластики (наполнитель-дисперсные частицы разнообразной формы, в т. ч. измельченное волокно), армированные пластики (содержат упрочняющий наполнитель непрерывной волокнистой структуры), газонаполненные пластмассы, масло-наполненные каучуки; по природе наполнителя Н.п. подразделяют на асбопластики (наполнитель-асбест), графито-пласты (графит), древесные слоистые пластики (древесный шпон), стеклопластики (стекловолокно), углепластики (углеродное волокно), органопластики (хим. волокна), боро-пластики (борное волокно) и др., а также на гибридные, или поливолокнистые, пластики (наполнитель-комбинация разл. волокон).
Свойства Н.п. определяются свойствами полимерной матрицы и наполнителя, их соотношением, характером распределения наполнителя в матрице, природой взаимод. на границе раздела полимер — наполнитель. Улучшая к.-л. характеристику композиции, наполнитель может одновременно ухудшать др. ее свойства. Например, большинство видов техн. углерода повышает не только прочность, но и модуль упругости (жесткость) резин, а последнее во мн. случаях нежелательно. Поэтому в каждом конкретном случае при подборе типа, концентрации и способа поверхностной модификации наполнителя необходимо тщательно сбалансировать эффекты, обусловленные присутствием в составе Н.п. наполнителя (как и остальных компонентов).
Чаще всего для получения Н.п. применяют твердые наполнители: тонкодисперсные с частицами зернистой (техн. углерод, древесная мука, SiO2, мел и др.) или пластинчатой (тальк, слюда, графит, каолин и др.) формы, а также разнообразные волокнистые материалы в виде нитей, прядей, жгутов, холстов, матов, тканей, бумаги, сеток.
При использовании дисперсных наполнителей и рубленого волокна осн. способ производства Н.п.-мех. смешение наполнителя с расплавом или раствором полимера, форполимера, олигомера или мономера. Для этой цели используют смесители разл. конструкции и вальцы. Непрерывные волокнистые заготовки пропитывают полимерным связующим.
• подробнее см. в ст. полимерных материалов переработка
Для улучшения пропитки волокнистых наполнителей связующим, повышения степени диспергирования частиц наполнителя в матрице и увеличения прочности адгезионного контакта на границе раздела фаз наполнитель-матрица используют разл. методы модификации поверхности наполнителей, а также метод полимеризации на наполнителях. Газонаполненные материалы получают вспениванием с помощью спец. агентов (порообразователей) или мех. вспениванием жидких композиций, напр. латексов. Пенистая структура полимерного материала фиксируется охлаждением композиции ниже температуры стеклования полимера, отверждением или вулканизацией (см. подробнее в ст. пенопласты, пенопласты интегральные, пористая резина). Жидкие наполнители механически эмульгируют в связующем, послед, превращение которого в матрицу Н.п. происходит без разрушения первонач. структуры эмульсии.
Ассортимент и области применения Н.п. непрерывно расширяются.
Лит.: Липатов Ю. С., Физическая химия наполненных полимеров, М., 1977; Промышленные полимерные композиционные материалы, пер. с англ., М., 1980; Наполнители для полимерных композиционных материалов. Справочное пособие, пер. с англ., М., 1981: Тараканов О. Г., Шамов И. В., Альперн В. Д., Наполненные пенопласты, М., 1989; БрыкМ.Т., Деструкция наполненных полимеров, М., 1989.
А. Р. Бельник
