Главная --> Справочник терминов


Поверхности наполнителей При разрыве системы по поверхности раздела каучук-наполнитель, равной 1 см2, необходимо преодолеть силы связи между каучуком и наполнителем и затратить энергию на создание новой поверхности раздела каучук-воздух. При этом затрачивается энергия, равная: ф = (ан_в — ан_к) + <тк_в = w + ак_в. Если эту энергию умножить на величину поверхности наполнителя, то получим энергию, необходимую на преодоление сил адгезии каучука к поверхности 1 г наполнителя. Эта энергия равна:

Для искусственной биологической очистки сточных вод применяют биологические фильтры, в которых загрязненные сточные воды окисляют кислородом воздуха при участии микроорганизмов, образующих биологическую пленку на поверхности наполнителя •фильтра. Наиболее распространенными являются оросительные •биологические фильтры различных типов. При аэрировании сточ-«ых вод развивается смесь микроорганизмов, главным образом бактерий и простейших, которую называют активным илом. Очист-жа сточных вод при помощи активного ила происходит вследствие потребления органических загрязнений микроорганизмами активного ила, адсорбции и коагуляции взвешенных и коллоидных веществ, а также окисления органических соединений кислородом воздуха. Процесс очистки сточных вод активным илом включает следующие основные стадии: удаление из стоков взвешенных частиц, аэрирование смеси сточных вод с активным илом, отделение очищенных сточных вод от суспензии активного ила и возврат его в аэрационную камеру (аэротенк).

Дефлегматор системы Гемпеля представляет собой металлический цилиндр, наполненный металлическими, керамическими, мраморными или стеклянными шарами, отмытой морской галькой или щебенкой. Средний размер частиц наполнителя составляет 15 — 25 мм. Выделяющиеся в процессе перегонки водно-спиртовые пары входят в пространство между частицами наполнителя, где частично конденсируются, флегма стекает вниз, а обогащенная спиртом часть паров проходит в холодильник. При этом, из-за относительно большой общей площади поверхности наполнителя и малых расстояний между его частицами, осуществляется эффективный обмен между легколетучими компонентами опуска-*~—"•— Ллегмы и тяжелолетучими поднимающегося пара.

На формирование сетки электропроводящего наполнителя оказывает влияние и взаимодействие полимера с наполнителем. Проводящая цепная структура наполнителя образуется лишь в том случае, когда энергия взаимодействия частиц наполнителя с полимером превышает энергию взаимодействия полимер — полимер, но при условии, что на поверхности наполнителя есть участки, по которым осуществляется контакт, и энергия взаимодействия наполнитель наполнитель выше энергии взаимо действия наполните 1Ь — полимер

ны, частично связанные с активными центрами, карбоксильные и лактонные группы. Различная природа активных центров обусловливает широкий спектр взаимодействий между наполните лем и полимером от чисто физических (ван-дср-ваальсовых) до водородной и химических связей Последние образуются в результате реакции актинных центров на поверхности наполнителя и свободных макрорадикалов, возникающих при механической деструкции полимера в процессе переработки.

В наполненной системе образовавшиеся связи полимер на полнитель при деформации разрушаются и ВНОЕЗЬ восстанавливаются в новом положении, в результате чего происходит выравнивание местных перенапряжений, т. е. усиление полимера. Дополнительный вклад в упрочнение вносит повышенный механический гистерезис, обусловленный снижением подвижности макромолекул у поверхности наполнителя и разрушением связей полимер—наполнитель и наполнитель — наполнитель. Вследствие повышенного гистерезиса степень релаксации напря

Бол).ши перспективы и мое т метод полимеризаиионного ла полнения, при котором н ио.м сними полимер получают в про цессе синтеза из мономеров и поверхности наполнителя При этом имеющиеся на поверхнопн частиц наполнителя функционал ные группы превращаются п -активные центры полимеризации и каждая частица исполнителя юкрывастся слоем полимера нужной толщины Способ лолимеризацнонного наполнения позволяет получить сыпучие юмогенные композиции заданного состава, легко персраоатывлсмыс в изделия.

сионным вопросам в этой области могут быть отнесены вопросы молекулярного взаимодействия на межфазной границе эпоксидный полимер — наполнитель и механизм влияния наполнителя на полимерную матрицу на сравнительно больших расстояниях от поверхности наполнителя, значительно превышающих радиус действия межмолекулярных сил. В настоящее время природа влияния наполнителя на больших расстояниях полностью не выяснена, и различные авторы предлагают разные объяснения наблюдаемым эффектам.

Для создания композиционных материалов необходимо наличие прочной термически и гидролитически устойчивой связи между поверхностью наполнителя и полимерной матрицей, обеспечивающей их совместную работу. Для обеспечения хорошей адгезии между эпоксидным полимером и неорганическим наполнителем необходимо образование прочной негидролизуемой химической связи, т. е. на поверхности наполнителя должны быть, группы, способные к химическому взаимодействию с функциональными группами эпоксидных связующих.

Особенно большая сорбция воды наблюдается в тех случаях, когда в состав наполнителя (хотя бы в небольших количествах) входят растворимые в воде или легко гидролизующиеся соединения (например, оксиды щелочных или щелочно-земельных ме-таллов). В таких случаях поглощение воды сильно возрастает в результате образования на поверхности наполнителя слоя водного раствора, что обусловливает значения сорбции, соответствующие десяткам и сотням мономолекулярных слоев.

Молекулярное взаимодействие между полимером и наполнителем может протекать по различным механизмам. Так, между активными функциональными группами эпоксидной смолы и наполнителя происходит химическое взаимодействие с образованием прочных химических связей. Кроме того, наблюдается существование всего спектра физических связей — от ван-дер-ваальсовых до водородных, обусловливающих явления смачивания, адгезии и образования межфазных слоев [1, 3, 4, б, 20, 5а]. Большое значение при этом имеет состояние поверхности наполнителя, которая, как было сказано выше, обычно покрыта адсорбированными молекулами воды и других соединений, затрудняющих смачивание и взаимодействие полимера с наполнителем. Несмотря на важность процессов межфазного молекулярного взаимодействия в наполненных полимерах, многие аспекты этих процессов еще мало исследованы, и в литературе существуют различные мнения, подробно рассмотренные в работах [3—5, 15, 59].

Обращенную газовую хроматографию (ОГХ) используют для анализа как полимеров, так и применяемых ингредиентов, в том числе наполнителей. Метод с успехом применялся для исследования совместимости олигомеров и полимеров [21, 22, 23], термодинамических характеристик полимеров в массе [24] и в растворе [25], адсорбции полимеров на поверхности наполнителей. При определении теплоты смешения полимеров с некоторыми растворенными веществами [26] методом ОГХ возможен дальнейший расчет параметра взаимодействия Флори-Хаггинса, параметров растворимости и вкладов энтропии и энтальпии при различных температурах. Метод с успехом применяется для исследования поверхности твердых полимеров [27].

Для изменения химического состава поверхности наполнителей их часто подвергают поверхностному модифицированию, обрабатывая различными соединениями, реагирующими с поверхностными группами волокна [40]. Как правило, для этой цели выбирают соединения, способные взаимодействовать как с поверхностными группами ОН, так и с олигомерным связующим.

Для изменения химического состава поверхности наполнителей их часто подвергают поверхностному модифицированию, обрабатывая различными соединениями, реагирующими с поверхностными группами волокна [40]. Как правило, для этой цели выбирают соединения, способные взаимодействовать как с поверхностными группами ОН, так и с олигомерным связующим.

Чем больше связанного стирбла в каучуке, тем ниже эффективность действия неорганических наполнителей. Это объясняется тем, что жесткие молекулы смолы значительно в меньшей степени адсорбируются на поверхности наполнителей, например сажевых частиц46> 47. /

Чем больше связанного стирбла в каучуке, тем ниже эффективность действия неорганических наполнителей. Это объясняется тем, что жесткие молекулы смолы значительно в меньшей степени адсорбируются на поверхности наполнителей, например сажевых частиц46> 47. ^

Изучено влияние на адсорбцию полимеров степени модифицирования поверхности наполнителей различными ПАВ 1144, 145]. Из зависимости величины адсорбции перхлорвиниловой смолы из толуола от степени модифицирования железной лазури различны-

Таким образом, модификация поверхности наполнителей поверхностно-активными веществами снижает адсорбцию полимера при условии хемосорбции ПАВ на поверхности или не изменяет величины адсорбции полимера в случае физической адсорбции ПАВ на наполнителе.

Но иногда наблюдается более сложная зависимость адсорбции полимеров от степени модификации поверхности наполнителей ПАВ, как показали С. Н. Толстая и сотрудники [139, 143] при изучении адсорбции в системе рутил — дихлорстеариновая кислота — пер-хлорвиниловая смола — дихлорэтан. Зависимость адсорбции смолы от степени насыщения поверхности рутила ПАВ (рис. 62) имеет экстремальный характер. В точке максимума на кривой степень насыщения поверхности рутила ПАВ составляет 0,12, т. е. покрытие наполнителя неполное. При этом наблюдается прочная связь с

ние в первом случае, вероятно, следует объяснить наличием в БСУ блоков ОТГ, плавление кристаллической фазы которых совпадает с началом кристаллизации блоков ОУ. В то же время влияние наполнителей на температуру кристаллизации блоков ОУ из расплава весьма значительно. Это обусловлено зародышеобразующим действием поверхности наполнителей, которое в большей степени проявляется при кристаллизации из расплава, чем из высокоэластического состояния [161].

Большое значение для усиления имеет химическая модификация поверхности наполнителей, изменяющая их природу [465, 466]. Так, было установлено, что на процесс адсорбции молекул полимера на поверхности частиц наполнителем существенно влияет ее модифицирование поверхностно-активными веществами. Ориентированный адсорбционный слой модификатора, возникший на поверхности частиц, влияя на природу поверхности, изменяет характер адсорбционного взаимодействия, который зависит от типа связи модификатора с поверхностью. Путем подбора модификатора и степени насыщения им поверхности наполнителей можно регулировать природу связей на границе раздела, адсорбционное взаимодействие и тем самым свойства наполненных полимеров.

Концентрация внутренних напряжений в наполненных системах на границе раздела полимер — наполнитель также явление достаточно общее, имеющее большое влияние на свойства наполненных систем (см. гл. III). К сожалению, этому вопросу посвящено немного работ. В некоторых исследованиях было показано, что модификация поверхности наполнителей дает возможность изменять внутренние напряжения в наполненных пленках и другие физико-механические свойства [135—138].




Поведения растворов Поведение некоторых Поведение различных Переносом электронов Поверхностью субстрата Поверхность кристаллов Поверхность разрушения Переохлажденном состоянии Поверхности экструдата

-
Яндекс.Метрика