НАПОЛНИТЕЛИ, ЗАПОЛНИТЕЛИ И ДОБАВОЧНЫЕ ВЕЩЕСТВА В ИСК

 

Наполнители в полимерных конгломератах и пластмассах имеют более широкое понятие, чем в других ИСК. К данной группе мате­риалов относят не только порошкообразные вещества, частицы ко­торых, как отмечалось ранее, соизмеримы с частицами связующего или вяжущего вещества, но и имеют макрочастицы, которые ранее относились к заполнителям. И только в полимербетонах как основ­ной разновидности ИСК на основе органического полимера компо­нентами могут служить пески и более крупные частицы в виде щеб­ня и гравия, которые также нередко называют заполнителями. Кроме порошкообразных, наполнителями полимерных конгломера­тов, особенно типа пластмасс, могут быть волокнистые и листовые вещества.

Все наполнители способствуют в той или иной мере увеличению механической прочности, тепло- и огнестойкости, электро- и тепло­проводности конгломератов и пластмасс. Они уменьшают расход дорогостоящего полимера и тем самым снижают себестоимость го­товой продукции.

Наполнители и заполнители могут быть природными и искусст­венными. К последним можно условно отнести и побочные продук­ты (чаще именуемые как отходы) производства. По вещественному составу те и другие могут быть минеральными и органическими. Из природных минеральных наполнителей (заполнителей) применяют кварцевые пески. Особенно часто используют пылевидный кварце­вый песок с частицами мельче 0,063 мм, а также порошкообразный кварц — маршалит. Из карбонатных пород распространенным на­полнителем является порошок мела, частицы которого мельче 0,16 мм. Широко применяют тальк, поставляемый двух марок (А и Б), что зависит от его белизны. Среди других природных минераль­ных наполнителей — асбест, гипс, барит, доломит, каолин, магне­зит, слюда молотая, белая сажа, графит и др. К искусственным минеральным наполнителям относятся портландцемент, шлакопор-тландцемент и т. п. Повышенной активностью обладает тонкоизме­льченный алюминий, известный как алюминиевая пудра. В зависи­мости от кроющей способности ее разделяют на четыре марки от ПАК-1 до ПАК-4. К искусственным относятся также порошки чу­гунные, стальные, никелевые, а также стеклянная мука, рубленое стекловолокно, фарфоровая мука и др. Из органических наполните­лей используют древесную муку, пробковую муку.

Волокнистыми наполнителями являются асбестовое волокно, древесное волокно, стекловолокно (главным образом, алюмоборо-силикатное), каменное (например, базальтовое) волокно, синтетиче­ское (нейлон, вискоза и др.) волокно, хлопковые очесы, целлюлоз-а.

К листовым наполнителям относятся бумага, ткани (например, из джуто-кенафного волокна, стекловолокна с различными типами переплетения волокон и др.), картон обычный и асбестовый, древес­ный шпон (листы лущеной древесины толщиной 0,3—1,0 мм), ме­таллические листы, сетки и др.

Отвердители — химические вещества,.которые благоприятству­ют отверждению мономеров или олигомеров, введенных в полимер­ные композиционные материалы в процессе их производства. К их числу относятся катализаторы (кислоты, соли основания), инициа­торы (органические и неорганические перекиси), ускорители (на­пример, ускорители вулканизации каучуков).

Пластификаторы — вещества, вводимые для снижения вязкости системы, снижения температуры стеклования полимера, повышения эластичности, морозостойкости, облегчения введения в полимер на­полнителей и формуемости изделий. В качестве пластификаторов используют жидкие и смолообразные вещества, в том числе фталаты (дибутилфталат, диоктилфталат), фосфаты (трикрезилфосфат, трифенилфосфат), камфору, стеарат аммония и др.

Стабилизаторы — вещества, вводимые в пластические массы для предотвращения или торможения процессов деструкции или чрез­мерного структурирования в эксплуатационный период работы по­лимерных конструкций и изделий. Их разделяют на экранирующие и блокирующие. Экранирующие вступают во взаимодействие с реа­гентом деструкции быстрее, чем полимер, что защищает последний от разрушения. Блокирующие быстро реагируют на возникающие свободные радикалы соединений, возникающих при деструкции, и предотвращают дальнейшее разрушение или старение молекулярных цепей. К числу таких ингредиентов можно отнести амины, фос­фаты, фосфиты, тиоэфиры и др. Следует отметить, что комплексный стабилизатор выбрать затруднительно и поэтому комбинируют их в зависимости от конкретных эксплуатационных сред, в которых ра­ботает полимерная конструкция. Стабилизаторы вводят обычно в количестве не более 2—3% от массы полимера.

Ингибиторы и замедлители — вещества, которые либо полно­стью превращают процессы полимеризации и поликонденсации, либо замедляют их скорость. Для этих целей используют гидрохи­нон, серу, ароматические амины, уротропин или гексаметилентетра-мин и др.

Красящие вещества вводят в композицию для придания изделию необходимого колера. В производстве пластмасс используют неор­ганические пигменты — охру, мумию, сурик, умбру, ультрамарин, оксид хрома и др. и органические — нигразин, хризоидин. Светлые тона пластмассам придают, вводя белые пигменты: литопон, диок­сид титана, оксид цинка и др.

Парообразователи — вспенивающие вещества для формирова­ния ячеистой или пористой структуры материала. К наиболее рас­пространенным порообразователям относятся твердые вспениваю­щие вещества — порофоры, которые при нагревании разлагаются с выделением газов. При обратимом термическом разложении они выделяют карбонат аммония, бикарбонат натрия, применяемые в совокупности, а при необратимом термическом разложении — азотосоединения, нитроазосоединения, сульфонилгидразиды. При хи­мических реакциях выделяются углекислый газ, азот, аммиак; выде­ляются газы при реакции взаимодействия нитрита натрия с хлористым аммонием, металла (алюминия, цинка) с кислотами, вво­димыми в полимерную композицию. К вспенивающим веществам относятся также жидкие порообразователи, выделяющие газы и об­разующие ячеистую структуру материала: бензол, изопентан. Име­ются еще и газообразные вспениватели — воздух, инертные газы. Все газы, выделяемые в процессе формирования структуры, под дав­лением фиксируют поры в размягченном полимере,

Модификаторы — твердые, жидкие или газообразные вещества, под влиянием которых происходит направленное изменение свойств полимеров.

Модификаторы применяются минерального или органического состава, в частности, хлор, кислоты, природные битумы, низкомо­лекулярные каучуки, растительные масла, канифоль, полиэфиры, полиамиды, латексы и др. С их помощью модификации подвергают при необходимости полимеры линейной и разветвленной структу­ры. В результате процесса синтеза формируются полимеры иного состава и иных свойств, например, они приобретают ранее отсутст­вующую теплостойкость или способность растворяться в органических растворителях, переходить из вязко-эластичного состояния в твердое с повышенной прочностью и т. п.

Растворители — жидкие вещества, способные переводить в со­стояние раствора полимеры или некоторые другие компоненты пластмасс. Чем эффективнее растворитель, тем выше его растворя­ющая способность к данному полимеру, что оценивается по скоро­сти растворения, минимальной вязкости смеси, понижению темпе­ратуры раствора и др. Растворители особенно необходимы при производстве лаков, красок, клеев, мастик, полимербетонов и полимеррастворов. Кроме растворителей различают сходные по функ­ции разбавители, способные растворять полимеры в присутствии активного растворителя или разбавлять ранее приготовленные рас­творы полимеров. Растворимость практически всегда возрастает с повышением температуры системы или концентрации аморфных участков. Содержание растворителя ограничивается определенным минимумом, достаточным для выполнения технологических опера­ций при отверждении полимера без помех.

В производстве пластмасс наиболее часто применяют раствори­тели — бензин, керосин, уайт-спирит, бензол, толуол, ксилолсоль-вент каменноугольный; скипидар, окситерпеновый растворитель; метилхлорид, дихлорэтан и хлорбензол; спирты — метиловый, эти­ловый, бутиловый, изопропиловый; сложные эфйры — метил-, этил-, бутил- и изоамилацетат. Каждый из растворителей имеет свою функциональную направленность. Для повышения универса­льности применяют комплексные растворители — смеси двух и бо­лее соединений. Все растворители огнеопасны и, как правило, ядо­виты, требуют повышенной внимательности при их употреблении и хранении.