ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

Жамилова Н.  магистр гр. М8-17 ЮМБКТ, Руководитель доц. Темирова М.И. (БухМТИ)

Аннотация

В статьи приводятся основные  технологические приемы получения  традиционных и новых методов полимерных композиционных материалов.

 

С развитием полимерной химии параллельно развивались и технологии производства полимерных композиционных материалов (ПКМ) на основе различных наполнителей и красителей, придающих изделиям новые свойства. Основным технологическим приемом получения полимерных ком­позитов длительное время являло механическое смешение наполнителя и полимерной матрицы. Полимеризационное наполнение - химическая прививка катализатора либо инициатора к поверхности наполнителя и по­следующая полимеризация или сополимеризация мономеров на этих по­верхностях - возможно, открывает новую страницу в химии и технологии композитов. Развитие технологии композиционных полимерных материа­лов в настоящее время определяется научными исследованиями в обла­сти полимерного материаловедения, поскольку проблема взаимодей­ствия наполнителей и матриц весьма многогранна.

В настоящее время разработано множество процессов и методов, основными из которых являются каландрование, отливка, прямое прессование, литьё под давлением, экструзия, пневмоформование, термоформование, вспенивание, армирование, формование из расплава и твёрдофазное формование.

Возможности полимерных композиционных материалов  чрезвычайно широки благодаря неисчерпаемой вариабельности их составов, многообразию полимеров и наполнителей, способам их модификации и взаимно распределения. Способы получения полимерных композитов определяются как ти­пом наполнителя (волокнистый, порошкообразный), так и агрегатным состоянием полимера (жидкий или твердый).

В зависимости от этого используют для введения дисперсных наполнителей способы получения ПКМ, включающие стадию изготов­ления так называемых пресс-порошков либо мокрым методом, напри­мер пропиткой смолами, либо сухим методом, например вальцеванием. Для введения волокнистых наполнителейиспользуют методы пропитки, промазки или ранее полученные препреги.

Одним из нежелательных явлений, наблюдающихся при изготовле­нии композитов, являются усадочные процессы. Процессы полимериза­ции, поликонденсации и отверждения всегда сопровождаются умень­шением объема. Такое уплотнение при переходе от мономера или оли­гомера к полимеру связано с сокращением межмолекулярных расстоя­ний от 3-4 до —1,54А (длина валентных связей).

Другой серьезный недостаток использования жидких олигомер­ных соединений состоит в том, что вязкость связующего в процессе по­лучения композиционных материалов резко возрастает. Поэтому для обеспечения равномерного распределения наполнителя в массе связу­ющего приходится ступенчато повышать давление формования.

Отмеченные недостатки свойственны традиционному методу полу­чения композитов - смешению. Этот метод успешно применяют во всех случаях, когда степень наполнения полимера не слишком велика (до 50 %). При более высоких степенях наполнения неизбежно появляются неоднородность и неравномерность распределения армирующей добав­ки в полимерной матрице.

Указанных недостатков можно избежать с помощью нового спосо­ба получения композиционных материалов, разработанного в 80-х годах XX века под руководством академика Н. С. Ениколопова. Специфика нового метода получения ПКМ состоит в том, что наполнитель сначала обрабатывают инициатором полимеризации (газообразным или жид­ким), который адсорбируется на поверхности частиц неорганического наполнителя. Затем подготовленный наполнитель обрабатывают газо­образным или жидким мономером и на поверхности частиц наполните­ля начинается полимеризация, в результате которой они обрастают по­лимерной пленкой, словно шубой. После достижения нужной толщины пленки полимеризацию обрывают добавлением ингибитора. Таким спо­собом удалось получить термопласты с содержанием минеральных наполнителей до 90-95 %. Для создания полимерной матрицы рекомен­дуется использовать самые дешевые и доступные мономеры: этилен, пропилен, бутадиен, винилхлорид, стирол. Этот метод получения ПКМ, названный полимеризационным наполнением, позволяет получать качественно новые материалы.

Их ос­новное отличие от традиционных, -исключительная равномерность и однородность распределения наполнителя в массе полимерного связу­ющего, так как газообразный или жидкий мономер смешивается с мел­кодисперсным порошком наполнителя намного легче, чем высоковяз­кий олигомер или полимер.

В результате каждая минеральная частица становится «укутанной» однородной пленкой полимера, при этом до­статочно часто макромолекулы химически связаны с поверхностью наполнителя. Традиционный способ получения ПКМ не позволяют по­лучать материалы такого рода.

Таким образом, в настоящее время основными способами получе­ния композиционных материалов являются смешение и полимеризационное наполнение.

Использованные литературы:

1.Кербер М.Л., Виноградов В.М., Головкин Г.С. и др. Полимерные композиционные материалы. СПб.: Профессия, 2009. 560с.

2.Сутягин В.М.Общая химическая технология полимеров: учебное пособие / В. М. Сутягин, А. А. Ляпков; Томский политехнический университет. - Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2010. - 208с.

3. http://buxdu.uz

4. http://elib.buxdu.uz