Классификация дисперсных наполнителей

Классификация наполнителя	Вид наполнителя
По химическому составу	Карбонат кальция, кремнезем, кварц, асбест, слюда, графит
По источнику получения	Минеральный, синтетический, растительный
По назначению	Армирующий, усиливающий или упрочняющий
По форме частиц	Волокна, пластины или чешуйки, сферы, монокристаллы

Простейшей классификацией является деление наполнителей на неорганические и органические.

По виду наполнителя пластмассы делят на порошковые (пресс-порошки) с наполнителями в виде древесной муки, сульфитной целлюлозы, графита, талька, измельченных стекла, мрамора, асбеста, слюды, пропитанных связующими (часто их называют карболитами); волокнистые с наполнителями в виде очесов хлопка и льна (волокниты), стеклянного волокна (стекловолокниты), асбеста (асбоволокниты); слоистые, содержащие листовые наполнители (листы бумаги в гетинаксе, хлопчатобумажные, стеклянные, асбестовые ткани в текстолите, стеклотекстолите и асботекстолите, древесный шпон в древеснослоистых пластиках); крошкообразные (наполнитель в виде кусочков ткани или древесного шпона, пропитанных связующим); газонаполненные (наполнитель – воздух или нейтральные газы).

В зависимости от характера взаимодействия с полимером, наполнители условно подразделяют на инертные и активные. Наполнители должны совмещаться с полимером или диспергироваться в нем с образованием однородной композиции, должны хорошо смачиваться расплавом или раствором полимера, их свойства при хранении, переработке и эксплуатации должны быть стабильными.

 Стабилизаторы – различные органические вещества, которые вводят в количестве нескольких процентов для сохранения структуры молекул и стабилизации свойств.

 Пластификаторы добавляют, как правило, в количестве 10-20 % для уменьшения хрупкости и улучшения формуемости. Пластификаторами являются вещества, уменьшающие межмолекулярное взаимодействие и хорошо совмещающиеся с полимером. Часто в качестве пластификаторов добавляют эфиры, а иногда и полимеры с гибкими молекулами.

 Специальные добавки – смазочные материалы, красители, добавки для уменьшения статических зарядов и горючести, для защиты от плесени, катализаторы отверждения и др. – предназначены для изменения или усиления какого-либо конкретного свойства.

 Отвердители – добавляются к термореактам в количестве нескольких процентов для отверждения. При этом между макромолекулами возникают поперечные связи, а молекулы отвердителя встраиваются в общую молекулярную сетку. В качестве отвердителей используют органические перекиси и другие вещества, серу (в резинах).

4. Свойства пластмасс

4.1. Термопластичные пластмассы

4.1.1. Неполярные термопластичные пластмассы.

К ним относятся полиэтилен, полипропилен, полистирол и фторопласт - 4.

 Полиэтилен (–СН₂–СН₂–)_n – продукт полимеризации бесцветного газа этилена, относящийся к кристаллизующимся полимерам. Он подразделяется на полиэтилен высокого давления (низкой плотности) с молекулярной массой 80000-500000 (ПЭВД или ПЭНП), полиэтилен низкого давления (высокой плотности) – 80000-3000000 (ПЭНД или ПЭВП), полиэтилен среднего давления – 300000-400000 (ПЭСД), сверхвысокомолекулярный полиэтилен низкого давления с молекулярной массой 2000000-3500000 (СВМПЭ).

Чем выше плотность и кристалличность полиэтилена (ПЭ), тем выше прочность и теплостойкость материала. Длительно ПЭ можно применять при температуре 60-100⁰С. Морозостойкость достигает –70⁰С и ниже. Недостатком ПЭ является его подверженность к старению. Для защиты от старения в ПЭ вводят стабилизаторы и ингибиторы (2-3% сажи), которыезамедляют процессы старения в 30 раз). Под действием ионизирующего излучения ПЭ твердеет, приобретает бóльшую прочность и теплостойкость.

Из ПЭ изготовляют пленки, трубы (в т. ч. для сточных вод и агрессивных жидкостей, магистральные трубопроводы), профилированные изделия, изоляцию для проводов и кабеля, емкости (бутыли, канистры, цистерны), гальванические ванны, санитарно-технические изделия, волокна и др., широко применяемые в различных отраслях техники, сельском хозяйстве и в быту. Он служит покрытием на металлах для защиты от коррозии, влаги, электрического тока

 Полипропилен (–СН₂–СНСН₃–)_n является производной полиэтилена, молекулярная масса 300000-700000. Для полипропилена (ПП) характерны высокая ударная прочность, стойкость к многократным изгибам, низкая паро- и газопроницаемость; по износостойкости он сравним с полиамидами. ПП – хороший диэлектрик, плохо проводит тепло. Он не растворяется в органических растворителях, устойчив к воздействию кипящей воды и щелочей. ПП обладает низкой термо- и светостойкостью, поэтому в него вводят специальные добавки – стабилизаторы.

Из ПП изготавливают волокна и пленки, сохраняющие гибкость при 100-130 ⁰С, пенопласт, детали машин, профилированные изделия, трубы (для агрессивных жидкостей), различную арматуру, контейнеры, бытовые изделия и др.

 Полистирол (–СН₂–СНС₆Н₅–)_n – твердый, жесткий, прозрачный, аморфный полимер с молекулярной массой 30000-500000, удобен для механической обработки, хорошо окрашивается, растворим в бензоле. Полистирол (ПС) наиболее стоек к воздействию ионизирующего излучения по сравнению другими термопластами. Недостатком ПС является его невысокая теплостойкость, склонность к старению, образованию трещин.

Из ПС изготавливают детали для радиотехники, телевидения и приборов, сосуды для воды и химикатов, изолирующие пленки.

 Фторопласт-4, политетрафторэтилен (–СF₂–CF₂–) – является аморфно-кристаллическим полимером. Молекулярная масса 500000-2000000.

Фторопласт-4 (Ф-4) превосходит по химической стойкости платину, кварц, графит и все синтетические материалы; устойчив к действию сильных окислителей, восстановителей, кислот, щелочей, органических растворителей, разрушается лишь расплавленными или растворёнными в жидком аммиаке щелочными металлами, а также газообразным фтором и трёхфтористым хлором (при температурах около 150°С). Устойчив в воде, жидких топливах и маслах, тропическом климате, к действию грибков. Сохраняет определённую эластичность при температурах до – 269°С; при плавлении (327°С) полимер становится прозрачным и, не переходя в вязкотекучее состояние, разлагается при 415°С. Ф-4 обладает низким коэффициентом трения (f = 0,04), отличными диэлектрическими свойствами. Недостатком Ф-4 является хладотекучесть, выделение токсичного фтора при высокой температуре и трудность его переработки (вследствие отсутствия пластичности).

Изделия из Ф-4 применяются в машиностроении в качестве уплотнительных деталей (прокладки из Ф-4 заменяют асбестовые, бронзовые, резиновые и т.д.), защиты аппаратов от действия агрессивных сред в химической промышленности, антифрикционных элементов, изоляции конденсаторов, катушек, проводов в электро- и радиотехнической аппаратуре и т.д.