Введение наполнителя в пластмассы

В смесители наполнитель вводят как вместе с полимером в зону загрузки, так и в зону расплава полимера. В последнем случае наполнитель сохраняет свои исходные размеры при смешении.

Полимеризационное наполнение заключается в том, что синтез полимера из газовой фазы протекает на поверхности частиц наполнителя. Регулируя условия синтеза, удается изменять толщину оболочки полимера на частицах и степень его наполнения. Волокнистые и листовые наполнители пропитываются низковязкими полимерным связующими. Пропитка — это процесс проникания (заполнения пор) жидкого полимерного связующего в пористую структуру наполнителя. Пропитка является промежуточной стадией получения полимерных материалов: волокнитов, гетинаксов, текстолитов, слоистых пластиков, препрегов. древестностых, декоративно-слоистых и объемно-армированных пластиков.

Для пропитки волокнистых, слоистых, нетканых и объемных наполнителей используют мономеры, олигомеры, форполимеры, растворы, дисперсии, эмульсии, расплавы полимеров и каучуков. Применяемые на практике пропиточные составы включают наряду с полимером отвердители, растворители, разбавители, ПАВ, красители и другие вещества. Пропитку непрерывных волокнистых и листовых наполнителей проводят на пропиточных машинах непрерывного и периодического действия со скоростью до 100—150 м/мин.

Пропитанный наполнитель сушится, предотверждастся, охлаждается и режется при получении препрегов, волокнитов, пресс-масс, армированных и слоистых пластиков либо поступает после пропитки на намотку или пултрузию для изготовления изделий.

Волокнистые рыхлые наполнители, не имеющие достаточной прочности (хлопковые очесы, рубленые волокна, стекломассы), укладывают между специальными транспортирующими лентами из металлических или синтетических сеток и пропитывают в пропиточных ваннах. Таким способом получают волокниты. Рубленые короткие волокна смешивают с полимерами в смесителях разного типа в зависимости от вязкости системы. Пропитку и промазку высоковязким расплавами термопластов и каучуков волокнистых и листовых наполнителей осуществляют на каландрах, клеепромазочиых машинах и экструдерах с Т-образной головкой. Этим методом изготавливают линолеум и стеклонаполненные ПА.

Качество пропитки определяется глубиной проникания связующего, заполнением пор, равномерностью распределения полимера и его содержанием. Так, при производстве электроизоляционных слоистых пластиков все поры наполнителя должны быть полностью заполнены полимером, а при создании искусственной кожи заполнение пор должно происходить не полностью, чтобы обеспечить паро- и газопроницаемость материала. Полимер на ткань, волокна, бумагу можно наносить методом промазки (вручную кистью) или напылением (распылением) с последующей выкладкой пропитанного наполнителя в прессформы крупногабаритных изделий из пластмасс сложной конфигурации. Различная укладка слоев пропитанной ткани позволяет управлять параметрами структуры и свойствами слоистых пластиков. Меняя схему армирования, удастся получить изотропные и анизотропные листовые материалы и изделия из пластмассы.

Распределение непрерывного волокнистого наполнителя в изделии из пластмасс будет зависеть от схемы намотки. Выбор схемы армирования (наполнения) осуществляется из анализа работы изделия в условиях эксплуатации. Содержание наполнителя в изделиях, полученных методами намотки и протяжки, достигает 45—90 % (об.). нами различной природы. Эффективность наполнения возрастает с увеличением длины волокон и достигает максимума при использовании непрерывных волокон.

Введение коротких волокон позволяет увеличить прочность полимера до 8 раз, модуль упругости — до 7 раз и повысить теплостойкость до 2 раз, что значительно превышает уровень свойств для дисперсных наполнителей, а непрерывные волокна увеличивают прочность пластмассы до 100 раз. На физико-механические свойства наполненных пластиков существенное влияние оказывает адгезия на границе наполнитель — полимер. С увеличением адгезионной прочности прочность композиционного материала проходит через максимум.

Прочность и модуль упругости армированных пластиков зависят от ориентации (дезориентации) волокна относительно действующей нагрузки. Меняя расположение волокон, схему армирования (намотки), можно менять физико-мехаиические свойства пластиков. С целью обеспечения жесткости армированных пластиков в двух направлениях (слоистые пластики) слои однонаправленных волокон укладывают под разными углами (0 = 0°; 0 = 45°; 0 = 90°) и формируют пакет материала сложной слоистой структуры.

Деформационные характеристики наполненных полимеров возрастают при введении эластичных частиц и снижаются при использовании твердых жестких частиц.