Использование наполнителей для создания полимерных композитов Твердые наполнители могут быть минеральными, органическими, керамическими и металлическими. По форме это могут быть мелкодисперсные порошки и волокнистые материалы. Полимерные композиты, наполненные длинными волокнами или волокнистыми текстильными материалами, называются армированными пластиками. Наибольшее распространение получили мелкодисперсные наполнители минерального происхождения: тальк, мел, каолин, слюда, асбест, белая сажа, аэросил, оксиды металлов. Широко используется для создания композитов, особенно эластомерных, технический углерод (сажа). В ряде случаев для наполнения полимеров применяют органические наполнители: лигнин, древесную муку и др. Для получения материалов со специальными свойствами, в частности, с повышенными тепло- и электропроводностью, полимеры наполняют металлическими порошками. К наполнителям предъявляют ряд общих, а также специальных требований, соответствие которым позволяет придавать полимерным композитам необходимые свойства. К общим требованиям относятся высокая смачиваемость полимерным материалом, низкая стоимость, химическая и термическая стойкость, хорошая диспергируемость в полимере, нетоксичность. Специальные требования определяются решаемыми с помощью наполнителя задачами: повышения теплостойкости, электропроводности, создания негорючих материалов, улучшения технологичности, снижения плотности материала и другими. Свойства дисперсных наполнителей Наименование | Плотность, г/см3 | Твердость по Моосу | Температура, °С | | Плавления | Размягчения | | 1. Каолин | 2,6 | 1 | - | 1000 | | 2. Тальк | 2,8 | 1 | 1500 | - | | 3. Слюда | 2,8 | 2,5-3,5 | - | 1290 | | 4. Мел | 2,6-2,9 | 3 | - | 920 | | 5. Аэросил | 2,4 | 4-6 | 1400 | - | | 6. Белая сажа | 2,2 | - | 1200 | - | | 7. Асбест | 2,7 | - | 1550 | - | | 8. Гипс | 2,3 | 2 | - | 550 | | 9. Технический углерод (сажа) | 1,8 | 3 | - | - |
Порошкообразные наполнители имеют размер частиц от нескольких нанометров до десятков и сотен микронов. Размер и форма частиц, их фракционный состав влияют на технологию производства и свойства композитов и изделий из них. На рис. 1 показано, как изменяется износостойкость полиэтилена при увеличении размеров частиц наполнителя. Дисперсные наполнители повышают вязкость и температуру переработки полимеров, снижают технологическую усадку, повышают размерную стабильность готовых изделий, увеличивают модуль упругости материала. Введением в композиты наполнителей можно повысить теплостойкость, снизить горючесть, изменить твердость и прочность, повлиять на другие свойства материала. 
Рис. 1. Зависимость износа (I) композиций на основе полиэтилена от размера частиц наполнителя (порошка железа) при его объемном содержании: 1 - 5 %; 2 - 10 %; 3 - 20 %
|
