Наполненные полимеры

НАПОЛНЕННЫЕ ПОЛИМЕРЫ, гетерофазные композиц. материалы с непрерывной полимерной фазой (матрицей), в к-рой хаотически или в определенном порядке распределены твердые, жидкие или газообразные наполнители. Эти в-ва 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 произ-ва и переработки, а также условиями эксплуатации изделий. Наполненные полимеры-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 наполненные полимеры 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 наполненные полимеры 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).

Св-ва наполненных полимеров определяются св-вами 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 св-ва. Напр., 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 наполненных полимеров наполнителя (как и остальных компонентов).

Чаще всего для получения наполненных полимеров 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 произ-ва наполненных полимеров-мех. смешение наполнителя с расплавом или р-ром полимера, форполи-мера, 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 пов-сти 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 т-ры стеклования полимера, отвержде-нием или вулканизацией (см. подробнее в ст. Пенопласты, Пенопласты интегральные, Пористая резина). Жидкие наполнители механически эмульгируют в связующем, послед, превращение к-рого в матрицу наполненного полимера происходит без разрушения первонач. структуры эмульсии.

Ассортимент и области применения наполненных полимеров 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.