Поливинилхлорид - Ульянов В.М.
ISBN 5-7245-0727-7
Скачать (прямая ссылка):
При средних и высоких концентрациях наполнителя реализуется основная цель их использования - снижение полимероемкости материала. Однако при этом, как правило, не удается сохранить на прежнем уровне комплекс эксплуатационных и технологических свойств. Такие материалы используются для создания изделий неконструкционного назначения. В качестве дешевых и доступных наполнителей в этом случае особенно целесообразно применять отходы производства некоторых областей промышленности, что способствует комплексному использованию сырья.
Предельные концентрации наполнителя в конкретных композиционных материалах определяются свойствами наполнителя и степенью взаимодействия его с матрицей жесткого ПВХ. Поэтому направленное изменение взаимодействия наполнителя с полимерной матрицей позволяет создавать композиционные материалы с определенным комплексом технологических и эксплуатационных свойств. Из множества известных способов изменения взаимодействия матрицы полимера с поверхностью наполнителя наиболее широко применяется модификация поверхности наполнителя за счет использования аппе-ретирующих добавок [25, 159], механохимической активизации наполнителей [26], нанесения полимерных покрытий, химически привитых к поверхности наполнителя [24]. Последний способ получил развитие в нашей стране как метод полимеризационного наполнения термопластов (норпласты) [25, 30, 71]. В норпластах при одинаковой природе полимера и полимерного покрытия на поверхности наполнителя достигается высокая адгезия матрицы полимера к наполнителю. В результате этого, как показано в [17, 20, 27, 31, 41], происходит улучшение технологических и некоторых физико-механических свойств. В частности, при наполнении изменяются реологические свойства расплавов полимеров, от которых в значительной мере зависит выбор способа переработки [42, 43]. Кривые течения наполненных композиций на основе жесткого ПВХ имеют характерный вид, когда течение ограничено снизу пределом текучести тгек, сверху - критическим напряжением ткр, при котором происходит срыв потока (рис. 7.8). Предел текучести и концентрация наполнителя, при которой он проявляется, зависят от взаимодействия наполнителя с матрицей жесткого ПВХ. Вероятно, с увеличением концентрации наполнителя или активации его поверхности ттек увеличивается, что выдвигает особые требования к технологии переработки. В частности, необходимо повышение температуры переработки, которое, однако, приводит к снижению допустимого времени пребывания наполненной композиции при
194
1-9 Г
Рис. 7.8. Кривые течения ПВХ композиций без наполнителя (I), с 36% немодифицированного (2) и модифицированного (3) мела (температура 180 °С)
термомеханическом воздействии, что, в свою очередь, затрудняет процесс диспергирования и равномерного распределения наполнителя в матрице полимера.
Наполненные пластифицированные ПВХ материалы. Наполнители в зависимости от их действия на пластифицированные ПВХ материалы можно разделить на активные, т.е. улучшающие определенный комплекс свойств, и неактивные - разбавители, используемые для снижения стоимости полимерного материала без значительного ухудшения его технологических и эксплуатационных характеристик.
Наиболее широко применяемыми инертными наполнителями являются карбонат кальция, асбест, гидроксид алюминия, силикаты. Карбонат кальция - один из самых дешевых наполнителей и выгодно отличается от асбеста, талька, кремнезема, которые имеют темный цвет и обладают высокой абразивностью, а также от силикатов и глин, которые содержат кристаллизационную и гидратационную воду.
В ряде случаев для обеспечения наилучшего взаимодействия наполнителя с полимером его поверхность активируют различными способами: изменение химической природы поверхности; гидратиро-вание и кальцинирование (прокаливание) каолина; использование наполнителей со структурой "ядро-оболочка" и др.; регулирование морфологических характеристик размолом, рассевом; получение наполнителей с использованием реакции осаждения, возгонки, разложения, гидролиза и т.д. Практически все приемы активации используются для повышения концентрации наполнителей. Теоретический предел наполнения определяется концентрацией, которая обеспечивает возможность образования достаточно прочной прослойки полимера между частицами наполнителя [48].
С целью экономии полимерного сырья и придания определенных свойств материалам наполнители используют в следующих концентрациях [167]; в жестких материалах - до 50-80 масч. на 100 мас.ч. ПВХ, в кабельных пластикатах - до 80-100 мас.ч., в пленочных и листовых строительных материалах - до 300-350 мас.ч., в пластизолях - до 500 мас.ч.
В связи с особой актуальностью проблемы огнестойкости мягких ПВХ материалов необходимо выделить класс наполнителей, обеспечивающих высокий кислородный индекс и малое дымообразование. К таким наполнителям относится тригидрат алюминия, обладающий
195
Таблица 7.1. Наполнители для ПВХ композиций
Наполнитель ГОСТ, ТУ Завод-изгото- Количество масч. Г7пЫ1иГ вц • иил
витель на 100 масс.ч. ПВХ примечания
Мел химически осажденный
