
- •Московская государственная академия
- •Кафедра химии и технологии
- •Часть I.
- •2007 Г.
- •Часть I.
- •Классификация км по структуре.
- •1. Полимерные материалы композиционной структуры:
- •2. Импрегированные (пористые пропитанные) материалы:
- •3. Усиленные матрицы:
- •4. Макроскопические композиты:
- •Реактопласты общего назначения
- •1. Минеральные дисперсные наполнители:
- •2. Металлические наполнители
- •3. Антипирирующие добавки
- •4. Органические наполнители
- •6. Чешуйчатые, (пластинчатые) и ленточные.
- •7. Коротковолокнистые наполнители.
- •Лекция 7. Понятие об адсорбционных и граничных слоях в пкм. Граничные слои в смесях полимеров.
- •1. Поверхностное натяжение.
- •2. Поверхностная энергия (т-г)
- •4. Смачивание
- •5. Адгезия
- •6. Диффузия.
- •Часть 1.
2. Металлические наполнители
Обычно применение металлов в процессах порошковой металлургии. Кроме этого часто применяют ПКМ на основе дисперсных порошков:
железа, = 7800; железо-углеродных материалов (стали); никеля, =8100; никель-молибденовых сталей; применение - ферриты (магнитные мат-лы),
меди, =8500; применение - щетки двигателей; сплавов на основе меди-латуни и бронзы; =8300, применение - подшипники;
алюминия = 2600; токопроводящие клеи, ракетные топлива, горючие составы;
свинца = 11200; цинка, = 7100:, теплопроводные составы;
бария и кадмия - захват нейтронов в поглощающих материалах.
Применение металлов основано на их теплопроводности, теплоемкости (в т.ч. для ТАМ), электрических и магнитных свойствах. Прочность ПКМ с металлическими наполнителями снижается относительно прочности матрицы. Наиболее часто применяемые матрицы: ПП, ПВХ, ПА, эпоксидные смолы.
3. Антипирирующие добавки
Снижающие горючесть материалы органической и неорганической природы. Наиболее часто применяются: гидрат окиси алюминия A1(OH)3 или A12O3.3Н2О , = 2400, при нагревании легко отщепляет воду; галогенсодержащие вещества (бром- и хлор замешенные) + оксид сурьмы Sb2O3:, =5500, при нагревании выделяют негорючие бром- и хлорсоединения; фосфаты, аммиакаты, бораты, карбонаты. Применяют практически со всеми полимерными матрицами: ПЭ, ПП, АБС, ПВХ, ПУ, НПС, ПММА, ЭС, СЭВА, ПВХ, ПС, фурановых составах. Чаще всего A1(OH)3 и Sb2O3 + С1(Вr)
4. Органические наполнители
Основным типом органических наполнителей является технический углерод - сажа. В зависимости от степени наполнения он может играть роль усилителя эластомеров (10 - 50%), электропроводной добавки (2 -10%), повышать тепло- и светостойкость ПКМ (0,5 - 5%), окрашивать ПКМ (1 - 2%). = 1800 - 1900 (определение по взвешиванию в спирте или ацетоне), 1900 - 2000 (взвешивание в гелии), 2100 (расчет по параметрам кристаллической решетки). Применяются практически во всех типах термопластов как пигмент, в электропроводных компаундах, пластиках и резинах.
Графит - другой тип углерода. Применяется в композитах с пониженным коэффициентом трения (подшипники), в матрицах типа ПА, ФФС (на кафедре разработаны износостойкие материал о пониженным коэффициентом трения АТМ-1 и АТМ-2).
Древесная мука: <1000 (до 500); (сосна, пихта). Легкий, легкодоступный наполнитель. Основная область применения реактопласты: аминопласты, ФФС и др.
Крахмал: = 1500; Пример наполнителей, способствующих биодеградации полимеров (ПЭ, ПП, ПС).
Полимерные наполнители: находят применение порошки ПВХ, ПС (цель-снижение усадки реактопластов), ПММА (снижение теплоты отверждения).
5. Микросферы (в т.ч. полые).
Стеклосферы (сплошные) , = 2700; размер частиц 5 - 700 мкм. Повышают прочность ПКМ при сжатии. Мало влияют на вязкость (наименьшее сопротивление при течении). Матрицы: ПС, ПА, САН, АБС, ПК, ПУ, ЭС, НПС, силоксаны. Аналогичными свойствами обладают ФФС-сферы и микросферы на основе С, Zn, Fe, Pb.
Полые сферы
Очень распространенный тип наполнителя; плотность. =100 - 700(обычно 300кг/м3); размер частиц 25 - 75 мкм. Существуют - стеклянные, углеродные, керамические, полимерные - ФФС (метод получения: стекло- вспенивание в пламени, полимер-легкокипящие жидкости, инертные газы, порофоры). Преимущества: резкое снижение плотности ПКМ, не увеличивают вязкость, придают высокую теплостойкость, звукоизоляция, стойкость КМ к растрескиванию. Недостатки: низкая прочность – нельзя лить и вальцевать, прессовать осторожно. Применение: ФФС, ЭС и НПС- заливочные компаунды, ПВХ - пластизоли. Изготавливают облегченные стеклопластики (гибридные ПКМ): крыши, корпуса судов, спорт-инвентарь, пенопласты, тепло-,звукозащита.