Исследование взаимодействия между гнучколанцюгових полимерами и высокодисперсными наполнителями

ЗМІСТ
ВСТУП
Розділ 1. Структура, фазові і релаксаційні стани полімерних систем
1.1. Макромолекулярні характеристики і типологія полімерів
1.2. Структура полімерів в конденсованому стані
1.3. Релаксаційний спектр макромолекул
1.4. Гнучколанцюгові полімери, їх характеристики
1.5. Релаксаційні стани та релаксаційні переходи в гнучколанцюгових полімерах
Розділ 2. Високодисперсні наповнювачі як модифікатори полімерів
2.1. Загальні уявлення та класифікація високодисперсних наповнювачів
2.2. Розмір і форма частинок високодисперсних наповнювачів
2.3. Диспергування
2.4. Питома поверхня
2.5. Поверхнева енергія
2.6. Фізичні і хімічні властивості високодисперсних наповнювачів
Розділ 3. Взаємодія гнучколанцюгвих полімерів з високодисперсними наповнювачами
3.1. Адгезія полімерів на поверхні наповнювача
3.2. Фізична адсорбція на наповнювачах
3.3. Cіткові теорії взаємодії на межі поділу фаз полімер-наповнювач
3.4. Хімічна природа зчеплення полімер-наповнювач та активні центри на поверхні частинок наповнювача
3.5. Граничний шар на межі поділу фаз полімер-наповнювач
3.6. Напруга на поверхні поділу полімер-наповнювач
Розділ 4. Вплив взаємодії високодисперсних наповнювачів на динамічні властивості композиту
4.1. Вимірювання в’язкопружних властивостей на ультразвукових частотах
4.2. Експериментальна частина
4.2.1. Концентраційна і температурна залежність в’язкопружних властивостей ПВХ-композицій
4.2.2. Вплив міжфазного шару на температурні залежності в’язкопружних характеристик КПМ
ВИСНОВКИ
ЛІТЕРАТУРА

2.6. Фізичні і хімічні властивості високодисперсних наповнювачів

Поскільки наповнені полімери зазвичай перероблюються при підвищених температурах і при їх експлуатації вони можуть зазнавати теплову дію, теплофізичні властивості дисперсних наповнювачів (теплопровідність, питома теплоємність, фізичні і хімічні перетворення в наповнювачах при нагріванні) мають велике значення.

Коефіцієнт теплопровідності К характеризується кількістю тепла, яке проходить через одиницю площі за одиницю часу при одиничному градієнті температури.

Теплопровідність полімерів зазвичай на порядок нижча, ніж в більшості мінеральних наповнювачів, що обумовлено розсіюванням теплової енергії, в результаті вільного обертання атомів в полімерах, в той час як в мінеральних наповнювачах групи атомів жорстко зафіксовані в просторовій решітці.

Питома теплоємність характеризує сумарну кількість тепла, необхідну для нагрівання 1 г матеріалу на 1 градус. Майже для всіх наповнювачів теплоємність рівна приблизно 0,84 Дж/г. Метали характеризуються високою об’ємною теплоємністю, для алюмініяю, наприклад, вона рівна 2,68 Дж/см3.

Термічний коефіцієнт лінійного розчинення визначається відносним приростом довжини, а термічний коефіцієнт об’ємного розширення – приростом об’єму при нагріванні на 1 градус в заданому інтервалі температур.

Більшість наповнювачів розширюються неоднаково в різних напрямках внаслідок неоднорідності складу матеріалу або його кристалічної структури. Термічний коефіцієнт лінійного розширення неорганічних наповнювачів лежить в інтервалі (1-8)10-6К-1. Для металів характерні більш високі значення термічного коефіцієнта лінійного розширення термічного коефіцієнта лінійного розширення (біля(1-3)10-5К-1), однакові на всіх напрямках внаслідок кубічної ізометричної кристалічної решітки металів.

Густина є важливою властивістю наповнювачів, так як вона визначає економічний вид їхвикористання. Густина металічних наповнювачів значно вища густини органічних. Пористі або комірцеві наповнювачі мають більш низьку густину, яка залежить від об’ємного вмісту в них пор.

Твердість, є однією ізважливих показників фізико-механічних властивостей наповнювачів. Твердість кристалів залежить від напрямку і типу поверхні, на якій вона визначається, причому ці два фактори залежать від орієнтації кристалічної решітки і розміщення атомів.

Розмір і форма частинок поряд з твердістю визначає абразивну здатність наповнювачів. Висока абразивна здатність притаманна інколи “м’яким” наповнювачам, обумовлена присутністю домішок.

Коефіцієнт тертя наповнювачів залежить від форми частинок, стану їх поверхні і природи зв’язку між ними.

Важливою фізичною властивістю частинок наповнювача є пористість і сорбційна здатність. Слід відрізняти крупні пористі частинки від крупних агломератів дрібних частинок, які утворюються за рахунок статичних електричних зарядів, які виникають на поверхні частинок при розриві зв’язків в процесі подрібнення наповнювачів [6].

Різниця в електричних властивостях дисперсних наповнювачів проявляється тільки у відсутності вологи. Фактично на будь-яких твердих поверхнях молекули води утворюють тонкий адсорбційний шар, міцність зчеплення якого з поверхнею залежить від її природи. Тому електричні властивості окремих частинок, в звичайних умовах можуть суттєво відрізнятись від властивостей порошків наповнювачів. В самому загальному вигляді можна говорити про високу електропровідність металевих наповнювачів і низьку – наповнювачів з іонними і ковалентними зв’язками.

Високі густини струму чи зарядів здатні викликати карбонізацію органічних наповнювачів з утворенням електропровідних вуглецевих мостиків. Очевидно, що використовування наповнювачів може призвести як до покращення, так і погіршення електричних властивостей полімерних матеріалів.

Одним з основних ефектів використання дисперсних наповнювачів є підвищення жорсткості чи модулей пружності полімерів на рис. 2.3. показано вплив дисперсного наповнювача на відносний модуль пружності композиції, розрахований по модифікованому рівнянню Кернера

деМ, М1, М2 – модулі пружності наповненої композиції полімера і наповнювача

Кε – коефіцієнт Ейнштейна

Vf – об’ємна доля наповнювача

Рf– максимальна об’ємна доля частинок при заданому типі упаковки [5].

Константа Кε залежить від форми частинок наповнювача і коефіцієнта Пуассона полімерної матриці.

Тверді частинки завжди збільшують модуль пружності наповнених композицій. У всіх випадках максимально досягнена об’ємна доля частинок наповнювача заданої форми Рf визначає практично всі фізико-механічні властивості наповнених композицій. Для отримання однорідної дисперсної мінімальна кількість полімера має забезпечувати повне змочування наповнювача і заповнення пустої ніші частинками. Це залежить від природи полімера і властивостей наповнювача, в першу чергу, питомої поверхні, полярності поверхні, присутності вологи, диспергування частинок.

Вплив дисперсного наповнювача на міцність наповнених композицій при розтязі залежить віл характеру упаковки частинок, їх розмірів, взаємодії на межі розділу. Максимальна об’ємна доля частинок при заданій упаковці Рf залежить від форми частинок і їх розподілу по розмірах. По об’ємній долі, рівної Рf, частинки наповнювача в композиції мають бути розділені шаром полімерної матриці, необхідним для покриття плівкою всієї її поверхні, а простір між частинками наповнювача має бути заповнений матрицею і не містити пор чи повітряних включень. При цих умовах для заданої композиції матриця займає мінімальний об’єм і виступає в якості окремих елементів об’єму, які підлягають дії розтягую чого навантаження. При розтязі матриця деформується з розрушенням адгезійних зв’язків з наповнювачем, що зменшує міцність. Якщо полімерна матриця здатна вільно деформуватись і витримувати великі навантаження без порушення адгезійних зв’язків, то можна чекати суттєвого збільшення міцності. У випадку наповнювачів з більш високим Рf, простір між частинками більший, відповідно більший об’єм матриці, підтримуючий навантаженняі вища міцність при розгляді наповненої композиції.

Використання більш дрібних частинок приводить до більш високих значень міцності матеріалів. Найбільше збільшення міцності при розтязі наповнених полімерів досягається при використанні дрібних частинок з високою щільністю упаковки і стійким адгезій ним зв’язком з полімерною матрицею.

При повному диспергуванні частинок наповнювача передбачається, що вони рівномірно розподілені в матриці, яка утворює неперервну фазу. Тому хімічна стійкість наповнених полімерів визначається, головним чином, хімічною стійкістю полімерної матриці.

До хімічних ефектів в наповнених полімерних композиціях відносяться реакції поверхневих груп. Більшість наповнювачів є хімічно реакційноздатними. Полімери, як правило, також містять хімічно активні групи або добавки, здатні реагувати самі з собою або з активними групами, які є на поверхні наповнювачів. В більшості випадків хімічна активність наповнювачів проявляється в хемосорбції полімерних молекул з утворенням іонних і ван-дер-ваальсових зв’язків. На поверхні майже всіх порошкоподібних речовин зазвичай присутня вода в конденсованому чи в хімічно зв’язаному стані. В композиціях на основі карбонату кальція і ненасичених полімерів вода каталізує реакції між поверхнею наповнювача і вільними карбоксильними групами поліефірів. В результаті реакції виділяється диоксид вуглецю, який викликає утворення мікропор [5].

Сумісність компонентів наповнених систем, яка відбувається при підвищених температурах з використанням вакууму для видалення вологи, забезпечує отримання матеріалів з покращеними властивостями.

Силікати містять на поверхні силанольні або алюмінольні групи, які входять в їх склад чи утворюються в процесі утворення порошків. Ці групи є донорами протонів. Тому акцептори протонів, такі як аміни, здатні міцно зв’язуватись з поверхнею силікатних наповнювачів.

Солі таких металів також можуть взаємодіяти з кислотними групами наповнювача, що приводить до поширення їх активності і ефективності.

Наповнювачі можуть містити домішки, які викликають небажані реакціїз полімерами.

До домішок, від яких може залежати окислювальна стійкість і стійкість композицій до дії температури, ультрафіолетового випромінювання та ін., відносяться домішки, здатні безпосередньо взаємодіяти з полімерами і впливати на взаємодію полімера з наповнювачем. Зазвичай це неорганічні речовини, які присутні як додаткові компоненти мінеральних наповнювачів. Ефекти домішок в наповнювачах органічного походження більш складні, так як їх важко відрізнити від основної речовини наповнювача.

Характеристики работы

Диплом

Количество страниц: 88

Бесплатная работа

Закрыть

Исследование взаимодействия между гнучколанцюгових полимерами и высокодисперсными наполнителями

Заказать данную работу можно двумя способами:

  • Позвонить: (097) 844–69–22
  • Заполнить форму заказа:
Не заполнены все поля!
Обязательные поля к заполнению «имя» и одно из полей «телефон» или «email»

Чтобы у вас была возможность удостовериться в наличии вибраной работы, и частично ознакомиться с ее содержанием,ми можем за желанием отправить часть работы бесплатно. Все работы выполнены в формате Word согласно всех всех требований относительно оформления работ.