наполнители

НАПОЛНИТЕЛИ

вещества или материалы, которые вводят в состав полимерных композиц. материалов (напр., пластич. масс, резин, клеев, герметиков, компаундов, лакокрасочных материалов) с целью модификации эксплуатац. свойств, облегчения переработки, а также снижения их стоимости. Выполняющие аналогичные функции вещества или материалы, которые вводят в смеси строит. растворов и бетонов, наз. заполнителями, а в медицинские и др. препараты-разбавите-лями.

Н. — преим. твердые неорг. или орг. вещества, естественного (минерального или растительного) и искусственного происхождения. К Н. относят также газы в пенопластах и жидкости, напр. масла в маслонаполненных каучуках (см. наполненные каучуки, а также наполненные полимеры).

Характер взаимод. твердых Н. с др. компонентами смесей [смачивание, адсорбция, адгезия, трение и(или) хим. реакции] определяется гл. обр. составом Н. и структурой их поверхности. Свойства поверхности зависят не только от природы и фазовой структуры Н., но и от способа и условии их получения, а также от обработки поверхности. В последнем случае наиб. широко используют след. физ. и хим. методы: адсорбционная, в т. ч. хемосорбционная, модификация с помощью ПАВ; нанесение спец. покрытий (напр., защитных, эластичных); обработка окислителями или восстановителями; создание на поверхности функц. групп, прививка молекул, имплантация нейтральных атомов или ионов; воздействие высокоэнергетич. излучений (электромагнитных, электронных, нейтронных) и электрич. разрядов. Важное значение имеют также общая или уд. величина поверхности Н., ее дефектность и шероховатость.

Твердые Н. делят на дисперсные, или порошковые, и непрерывные армирующие.

В качестве дисперсных Н. наиб. широко используют: минеральные-порошкообразные кристаллич. оксиды, соли, в т. ч. силикаты и алюмосиликаты, напр. мел, известняк, доломит, кварц, каолин, тальк, слюда, волластонит и асбест; прир. органические-измельченные древесные отходы, кожура орехов, шелуха риса; искусственные-техн. углерод, коллоидальный SiO2, стеклянные, углеродные, органические (полимерные) и др. порошки и микросферы (в т. ч. полые), игольчатые монокристаллы (усы). Совмещение дисперсных Н. с др. компонентами композиции осуществляют в осн. смешением.

Основные характеристики дисперсных Н. — форма, размеры и распределение по размерам частиц. По форме частицы м. б. отнесены к одному из трех главных типов: изометрический, или блочный, близкий к сферич. или кубич. форме; анизометрический волокнистый, или игольчатый, близкий к цилиндрич. или призматич. форме; анизометрический пластинчатый, или чешуйчатый, близкий к форме диска или плоского параллелепипеда.

Размеры блочных частиц оценивают одним средним, или эффективным, значением, напр. диаметром эквивалентной сферы, объем которой равен объему частицы, или миним. размером отверстия сита, через которое проходит частица. Анизометрич. частицы характеризуют наиб. и наименьшим размерами, отношение которых наз. степенью асимметрии или характеристич. отношением. Размеры частиц дисперсных Н. обычно варьируют от 10 нм до 0,1 мм, уд. поверхность — от 0,3 до 30 м2/г.

Форма, размеры и природа поверхности частиц, их взаимод. между собой и с др. компонентами смесей определяют характер распределения и плотность упаковки частиц в исходном порошке и в наполненной композиции. Степень предельной упаковки-макс. объемная доля, которую могут занять твердые частицы при заданном типе упаковки без изменения их формы; данный показатель характеризует и предельную степень наполнения. При нерегулярной упаковке степень наполнения уменьшается с повышением характеристич. отношения и способности частиц к агрегированию. При одинаковых форме частиц и их распределении по размерам сыпучие (не агрегирующиеся) порошки имеют макс. степень предельной упаковки, рыхлые (агрегирующиеся, или структурирующиеся)-минимальную. Способность порошков поглощать жидкие компоненты характеризуется показателем маслоемкости, или смолоемкости, равным количеству масла или смолы, необходимому для превращения порошка в пластичную массу.

По влиянию на деформационно-прочностные свойства полимеров дисперсные Н. делят на активные, оказывающие упрочняющий (армирующий) эффект, и инертные. Наиб. эффект упрочнения эластичных полимеров достигается тонкодисперсными Н., обладающими высокой поверхностной активностью частиц, в частности техн. углеродом и коллоидальным SiO2. Упрочнение стеклообразных полимеров обеспечивают гл. обр. Н. с высоким характеристич. отношением (напр., дисперсные волокна, чешуйки). Для повышения тепло- и электропроводности полимерных материалов используют металлич. порошки, дисперсные волокна и графит, а для придания им магн. свойств-порошки ферромагнетиков.

В качестве непрерывных армирующих Н. наиб. широко используют волокнистые Н. — углеродные, графитовые, борные, карбидные, нитридные, оксидные, стеклянные, базальтовые и полимерные хим. волокна-раздельно или в любом сочетании одного волокна с другим (см., напр., волокна химические, неорганические волокна, стеклянное волокно, углеродные волокна). Состав и свойства их поверхности регулируют физ. или хим. обработкой (см. также текстильно-вспомогательные вещества).

Волокна м. б. одно- или бикомпонентными, монолитными или полыми, могут иметь круглое или др. сечение. Их диаметр в большинстве случаев лежит в интервале 7–15 мкм, реже используют более тонкие волокна (до 1 мкм) или более толстые (до 200 мкм).

По форме непрерывные волокнистые Н. делят на след. группы: одномерные (жгуты или нити, реже — мононити); двухмерные (ленты, ткани, нетканые листы); объемные (цельнотканые каркасы, прошитые и собранные в пакеты листовые Н., объемные ткани).

К неволокнистым непрерывным армирующим Н. относят монолитные или пористые ленты, листы (пленки) и открытопористые объемные материалы, напр. поропласты, спеченные порошки.

Сочетание всех типов непрерывных армирующих Н. со связующим (матрицей) осуществляют обычно пропиткой их жидкими композициями (расплавами, растворами, дисперсиями связующих) и осаждением матрицы на Н. из газовой фазы.

При получении полимерных материалов и изделий часто применяют совместно дисперсные и непрерывные Н. (см. премиксы, препреги) или разл. типы непрерывных армирующих Н. (т. наз. гибридные Н.).

Лит.: Наполнители для полимерных композиционных материалов. Справочное пособие, пер. с англ., М., 1981.

П. Г. Бабаевский

Источник: Химическая энциклопедия на Gufo.me


Значения в других словарях

  1. Наполнители — Вещества, к-рые вводят в состав красок, клеев, резин, смол и т. п. для придания необходимых эксплуатационных качеств (свойств), напр, повышенной прочности. Н. используются в слепочных массах; наличие и характер наполнителей в объектах экспертного исследования определяются химическими методами. Криминалистическая энциклопедия
  2. НАПОЛНИТЕЛИ — НАПОЛНИТЕЛИ — вещества, которые вводят в состав пластмасс, резин, красок, клеев асбоцементных, керамических материалов и др. для придания необходимых эксплуатационных свойств (напр. Большой энциклопедический словарь