И.Л. Кнунянц - Химическая энциклопедия, том 3 (1110089), страница 111
Текст из файла (страница 111)
Св-ва Н.п. определяются св-вами полимерной матрицы и ваполнителя, их соотношением, характером распределевиа наполнителя в матрице, природой взаимод. на гравице раздела полимер-наполнвтель. Улучшая к.-л. характеристику композиции, наполнвтель может одновременно ухудшать др. ее св-ва.Напра большинство видов техн. углерода повышает не только прочность, но и модуль упругости (жесткость) резин, впоследнее 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 Н.п. наполнителя (как и остальных компонентов).
Чаще всего для получения Н.п. применяют твердые наполнятели: тонкодисперсные с частицами зернистой (техн. 327 углерод, древесная муха, 81Оз, мел н др,) или пластннчатой (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 Н.п.-мех. смешение наполнителя с расплавом или р-ром полвмера, форполимера, олигомера нли мономера. Для этой пели используют смесители разл. конструкции н вальцм. Непрерывные волокнистые заготовки пропитывают полимерным связующим.
Подробнее см. в ст. Полимерных материалов переработка. Для улучшения пропитав волокнистых ваполнвтелей связующим, повышения степени диспергироааиия частиц наполнвтеля в матрице и увеличения прочности адгезионного контакта на границе раздела фаз валолвнтель — матрица используют разл, методы модификации пов-сти наполнителей, а татке метод палимеризаиии на напалнителпх. Газо- наполненные материалы получают вспевнванием с помощью спец. агентов (нпрапбразоватплвй) или мех, вспевиванием жидких композиций, напр.
латексов. Пенистая струхтура полимерного материала фиксируется охлаждением композиции нитке т-ры стеклованвя полимера, отвержденнем иви вулкаювзацией (см. подробнее в ст. Пенопласты, Пенопласты интегральные, Порштан резина). Жидкие наполннтели механически эмульгируют в связующем, послед. превращение к-рого в матрицу Н.п. происходит без разрушения первонач. структуры эмульсии. Ассортимент и области применения Н.п. непрерывно расширяются. Лвм, Л пнет он ЮС., Фвзнческев кнмвв напозпывнзтт полвмеров, М.,! 977; Промззшлеввые полнмерныс композытновныа мвтернелы, пер.
с свел., М., 198О Нвполвнтелн ллв полнмервзи «омпознтмонныз материалов. Спрквачвае посабне, пер, сзнгл, М., 1981. Тараканов О. Г, Шемов И Вз Альперн В.Д., Неполневоые пенонлесты, М., !989; БРык М.Тз ДестРгкннк вталвсннык лолкмерав, М., 1989. Л. Р, Келзлыт. НАПОЛНИТЕЛИ, вещества нлн материалы, к-рые вводят в состав полвмерных композиц. материалов (напра пластнч. масс, резин, клева, герметиков, компаундов, лакокрасочных материалов) с целью модифихации эксплуатац, св-в, облегчения переработки, а также снижеюш их стоимости. Выполншощие аналогичные ф.цни в-ва нли материалы, к-рые вводят в смеси строит, р-ров и бетонов, наз. заполнителями, а в медицинские и др. препараты-разбавителямн.
Н.— преим. твердые неорг. нли орг. в-ва, естественного (мвнерального или растительного) и искусственного происхождения. К Н. относят также газы в пенопластах и жидкости, напр. масла в маслонаполненных каучуках (см. Наполненные каучуки, а также Наполненные полимеры). Характер взаимод. твердых Н. с др.
компонентами смесей [смачивание, адсорбдия, адгезия, трение и(илн) хим. р-ции1 определяется гл. обр. составом Н. и структурой их пов-сти.. Св-ва пов-сти зависят не только от природы и фазовой структуры Но но и от способа и условий нх получения, а также от обработки пов-сти. В последнем случае иаиб. широко используют след. физ. и хим, методы: алсорбциовная, в т.ч. хемосорбцноиная, модификадвя с помощью ПАВ; нанесение спец. покрытий (напр., защитных, эластичных); обработка окислнтелями или восстановнтелями; создание на пов-стл функц.
групп, прививка молекул, импланташи нейтральных атомов или ионов; воздействие высокоэнергетич. излучений (электромагнитных, электронных, нейтронных) и электрич. разрядов. Важное значение имеют также общая нлн уд. величина пов-сти Нз ее дефектность и шероховатость. Твердые Н.
делят иа дисперсные, илн порошковые, и непрерывные армируюшне. В качестве дисперсных Н. наиб. широко используют: минеральные — порошкообразвые кристаллич. окснды, соли, в т.ч. силикаты и алюмосилихаты, напр. мел, известняк, доломит, кварц, каолнн, тальк, слюда, волластоинт и асбест; прнр. органические — измельченные древесвые отходы, кожура орехов, шелуха риса; искусственные — техн, углерод, коллоидальный 81Оз, стеклянные, углеродные, органические 328 (полимерные) и др, порошхи и микросферы (в т.ч, цолые), игольчатые монокристаллы (усы). Совмещение дисперсных Н. с др, компонентами композицви осуществляют в оси. смешением, Осн. характеристики дисперсных Н.— форма, римеры и распределение по размерам частиц.
По форме частицы м.б. отнесены к одному из трех главных типов: изометрический, нлн блочный, близкий к сферич. нли кубнч, форме; аннзометрический волоквисть«й, или игольчатый, близкий к цнлнндрич. или прнзматич. форме; анизометрический плас"гннчатый, или чешуйчатый, бтизквй к форме диска или плоского параллелепипеда. Размеры блочных частиц оценивают одним средним, или эффективным, значением, напр. диаметром эквивалентной сферы, объем к-рой равен объему частицы, или миним.
размером отверстия сита, через к-рос проходит частица. Аннзометрич. частицы характеризуют наиб. н наименьшим размерами, отношение к-рых наз. степенью асимметрии нли характеристич. отношением. Размеры частиц дисперсных Н. обычно варьируют от 1О им до 0,1 ььч, уд. пов-сть-от 0,3 до 30 м«1г.
Форма, размеры и природа пов-стн частиц, их взавмод. между собой и с др. компонентами смесей определяют характер распределения н плотность упаковки частнд в исходном порошке и в наполненной композиции. Степень предельной упаковки — макс, объемная доля, к-рую могут запать твердые частицы при заданном типе упаковки беэ изменения их формы; данный показатель характеризует и предельнуго степень наполнения. При нерегулярной упаковке степень наполнения уменьшается с повышением характернстнч. отношения и способности частиц к агрегированию.
При одинаковых форме частиц и вх распределении по размерам сыпучие (не агрегирующиеся) порошки имеют макс. степень предельной упаковки, рыхлые (агрегнрующиеся, или структурируюшиеся) — минимальную. Способность порошков поглощать жидкие компоненты характеризуется показателем маслоемкосги, или смолоемкосги, равным кол-ву масла или смолы, необходимому для превращения порошка в пластичную массу. По влиянию на деформационно-прочностные св-ва полимеров дисперсные Н. делят на актнвньсе, оказывающие упрочняющий (армнрующий) эффект, и инертные.
Наиб. эффеат упрочнешш эластичных полимеров достигается тонкодисперсными Н., обладающими высокой поверхностной активностью частиц, в частности техн. углеродом и коллоидальным В!Ог. Упрочнение стеклообразных полимеров обеспечивают гл. обр. Н. с высоким характеристич. отношением (напр., дисперсные волокна, чешуйки), Для повышения тепло- и электропроводиости полимерных материалов используют металлнч. порошки, дисперсиые волокна н графит, а для придания им мага.
св-в-порошки 1берромогиетикон. В качестве непрерывных армирующих Н. наиб. широко используют волокнистые Н,-углеродные, графнтовые, барные, карбидные, нитрндные, око идные, стеклянные, базальтовые и полимерные хим, волокна — раздельно илн в любом сочетании одного волокна с другим (см., напр., Волокна химические, Неорганические но.«окна, Стеклянное лолокио, Углгродкыг волокна).
Состав и св-ва их пов-сти регулируют фнз. или хим. обработкой (см. также Текстиль. ио-вспомогательные ееиргстна). Волокна м.б. одно- нли бикомпонеитными, монолитными или полыми, могут иметь круглое или др. сечение, Их диаметр в большинстне случаев лежит в интервале 7— 15 мкси, реже используют более тонкие волокна (до 1 мкм) или более толстые (до 200 мкм). По форме непрерывные волокнистые Н. делят на след.
группы: одномерные (жгуты илн нити, реже-моионнти); двухмерные (ленты, ткани, нетканые листы); объемные (целънотканые каркасы, прошитые и собранные в пакеты листовые Н., объемные ткани), К неволокнистым непрерывным армирующим Н. относят монолитные илн пористые лентьъ листы (пленки) н от- 329 НАПРЯЖЕНИЕ 169 крытопористые объемные материалы, напр, поропласты, спеченные порошки. Сочетание всех типов непрерывных армирующнх Н. со связующим (матрицей) осуществляют обычно пропиткой нх жццкимн композициями (расплавами, р-рами, дисперсиями связующих) и осаждением матрицы на Н. из газовой фазы.
При получении полимерных материалов и изделий часто применяют совместно днсперсные н непрерывные Н. (см. Премиксы, Пргяргги) нлн разл. типы непрермвных армнрующих Н. (т, наз. гибргщные Н.). Лнм.. Несо«ветс«н Лнн им«мерны««ыеоонсннонньос ыс«ерннсое. Соре«о«- нос «особое, тр. с ен«н, м., !98Ь Л. д Беги«о«не. НАПРЯЖЕНИЕ МОЛЕКУЛ, мера неустойчивости хвм. соединения, к-рая количественно выражается его избыточной энергией по сравнению с эталонным (стандартным) саед., обладающим маним. энергией в ряду сходных в-в. Н.м.
создается отклонением разл. структурных параметров от идеальных (стандартных) значений, свойственных молекуле эталонного соединения. Обычно рассматривают длины связей, валентные углы, углы внутр. вращения н расстояния межгф валентно ие связанными атомами. В качестве эталонных выбирают молекулы, к-рые имеют длины связей, равные суммам ковалентшгх радиусов атомов; валевтные углы, соответствующие угчам между осями орбнталей при данной гибридизации атома (Сер«109'28', С, «120', С,р !80'); заторможенные конформации по всем связям и не имеют неблагоприятных близких контактов между валентно не связанными атомами. Энергия напряжения вычисляется как разпость экспо.
риментально определенных эитальпий образования исследуемого в-ва и стандарта. В ряде случаев энергвя последнего м.б. вычислена как аддитивная сумма ивкрементов групп„ напр. для алканов ннкремент группы СН« 42,2 кДжссмоль, СН« 21,5 кДж/моль, СН 9,1 кДж/моль, С 1,3 кДж(моль. Существование стабильной, т.е. отвечающей минимуму на пов-стн потенц. энергии, напряженной мол, структуры обусловливается замыканием цикла или накоплением близко растюложенных объемистых заместителей. Б.ч. имеет место искажение идеальной структуры, затрагивающее ряд геом.
параметров. При этом происходит часгачная компенсация напряжений в одном из фрагментов за счет искажения геометрии другого, так что реальная структура молекулы отвечает минимуму суммарной энергии. Количеств, оценка м.б. провзведена методом молекулярной механики: подсчитывается сумма вкладов энергий растяжения или сжатия связей, искажения углов-валентных и внугр. вращения, взавмод. валентно не связанных атомов. Растяжение связей наблюдается в полицнклич.
молекулах, а также при накоплении объемистых заместителей у образуюпвсх связь атомов. Напр., длина связи С„з — С.,з увеличена по сравнению со стандартной величиной 0,1534 нм до 0,1582 им в гексаметнлэтане, 0,1606 им в певтафеиилэтаие, 0,1611 им в три-трет-бутилмегане. Очень сильное растяжение связи С=С имеет место в цнклобутене (0,15бб нм). Энергия углового напряжения обычно обеспечявает макс. вклад в Н.м.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
