Органические наполнители

3. Рутиловые покрытия (Р) построены на основе рутила ТЮ2 с добавками полевого шпата, магнезита и других шлако-образующих компонентов. В качестве газообразующих веществ используются органические материалы (целлюлоза, декстрин) и карбонаты (MgCO3, СаСОз). Раскислителем служит ферромарганец. Для повышения коэффициента наплавки в эти электроды вводят порошок железа. Типичные электроды с таким покрытием — электроды АНО-4, АНО-5, АНО-6.

Особенно широко используются пластмассы, представляющие собой высокомолекулярые органические материалы, получаемые на основе синтетических или, реже, природных смол. Большинство пластмасс дополнительно содержит наполнитель — ткань, бумагу, древесный шпон, древесную муку, текстильные, стеклянные или асбестовые волокна и небольшие добавки — пластификаторы, смазки, красители и др. Смолы служат связующим веществом, а наполнитель повышает механические свойства.

Особенно широко используются пластмассы, представляющие собой высокомолекулярные органические материалы, получаемые на основе синтетических или, реже, природных смол. Большинство пластмасс дополнительно содержит наполнитель — ткань, бумагу, древесный шпон, древесную муку, текстильные, стеклянные или асбестовые волокна и небольшие добавки — пластификаторы, смазки, красители и др. Смолы служат связующим веществом, а наполнитель повышает механические свойства.

Кик и другие органические материалы, все пластики могуу быть разрушены при воздействии достаточно высоких температур» Одни пластики не воспламеняются, другие — обладают способностью к самогашению, а третьи — сгорают с той или иной ско^ ростцо. Наполнители, пластификаторы и другие компоненты могу? сильно влиять на воспламеняемость пластиков.

Механизм воздействия различных видов радиации на органические материалы различен.

Эластомерами и пластиками являются главным образом органические материалы, состоящие из атомов углерода и водорода, связанных ковалентными связями, которые легко разрушаются при поглощении энергии излучения. В этом отношении они отличаются от металлов и керамических материалов, которые характеризуются кристаллической структурой, обычно не содержат ковалентных связей и в меньшей степени изменяют свои свойства под действием облучения. Следовательно, радиационная стойкость эластомеров и пластиков ниже, чем у металлов и керамических материалов. Все виды излучений вызывают в полимерах химические изменения, в результате которых разрушаются имеющиеся и образуются новые связи. Поэтому большинство радиационных эффектов в этих материалах необратимо и не может быть устранено обработкой после облучения.

Во время облучения одновременно протекает несколько реакций, но типы и скорости преобладающих реакций зависят от химической природы материала. Для многих пластиков и каучуков эффект сводится в основном к процессу вулканизации, характеризующемуся увеличением твердости, уменьшением растворимости и иногда увеличением прочности на начальной стадии облучения. Умеренное облучение этих материалов может оказаться полезным, но в конечном счете в радиационном поле они теряют прочность к растяжению, срезу, удару, теряют пластичность и наконец становятся хрупкими. Во время облучения часто происходит выделение газа. Другие материалы при облучении деградируют: они размягчаются и становятся липкими или в конце концов рассыпаются в порошок. Кроме того, облучение делает многие органические материалы более чувствительными к окислению.

Изменение расстояния между электродами является основной причиной изменений емкости конденсаторов под действием облучения [104]. Изменение межэлектродного расстояния наиболее заметно в тех случаях, когда элементами конструкции конденсаторов являются радиационночув-ствительные, обычно органические, материалы. Давление, развивающееся при газовыделении, а также распухание (свеллинг) приводят к физическому искажению конденсатора и изменению межэлектродного расстояния. Опытных данных о влиянии излучения на диэлектрическую проницаемость диэлектриков, используемых в конденсаторах, мало, но изменение диэлектрической проницаемости,— по-видимому, эффект второго порядка, особенно для неорганических материалов. Другим эффектом второго порядка является изменение диэлектрической проницаемости вследствие разогрева диэлектрика в процессе у-облучения.

Типичными примерами толстослойных покрытий являются полимерные покрытия и покрытия на основе битумных мастик. Толщина таких покрытий превышает 1 мм. Битумные материалы наносят в расплавленном виде. Покрытие труб полиэтиленом (ПЭ) осуществляется экструзией или с применением клея, обеспечивающего сцепление полиэтилена со сталью, или путем наплавления порошкового полиэтилена [И, 3]. В последнее время находит применение еще одна система толстослойного покрытия полиуретан — каменноугольный пек; это покрытие обычно наносят распылением в виде двухкомпонентной смеси [4]. Основной областью применения толстослойных покрытий являются подземные и морские трубопроводы и подземные резервуары-хранилища. Все покрытия имеют общее назначение — разъединить защищаемую поверхность и коррозионную среду. Полностью разъединить компоненты, участвующие в реакции в среде, в принципе невозможно, поскольку все органические материалы покрытий, хотя и в различной степени, поглощают воду и пропускают водяной пар и кислород. Кроме того, нельзя исключить и возможность механического повреждения покрытий. Основные требования к покрытиям, которые должны обеспечивать длительную защиту от коррозии, сводятся к следующему [5, 6]:

Водяной пар и кислород диффундируют через любые органические материалы покрытий; количественные зависимости описываются коэффициентами проницания, значения которых для этих газов и некоторых важных материалов покрытий приведены в табл. 5.5. Кислород, диффундирующий через эти покрытия, может вызвать процессы коррозии на поверхности металла при взаимодействии с одновременно диффундирующим водяным паром только в том случае, если происходит активация обычно пассивированного металла материалом покрытия или грунтовки. На эти процессы могут влиять химические свойства покрытия и другие вещества, которые тоже могут диффундировать из среды через покрытие, а также микрофизические особенности на границе раздела. Однако эти факторы изучены еще недостаточно. Для оценки опасности коррозии могут быть использованы частичные реакции по формулам (2.17), (2.21) и (4.3) для железа [19, 20]:

Органические материалы, содержащие белковые соединения, под влиянием бактерий разлагаются на более простые соединения. При этом выделяются аминокислоты, которые разлагаются с выделением аммиака и соответствующих кислот по схемам:

Помимо связующего в состав композиционных пластмасс входят следующие составляющие: 1) наполнители различного происхождения для повышения механической прочности, теплостойкости, уменьшения усадки и снижения стоимости композиции; органические наполнители — древесная мука, хлопковые очесы, целлюлоза, хлопчатобумажная ткань, бумага, древесный шпон и др.; неорганические — графит, асбест, кварц, стекловолокно, стеклоткань и др.; 2) пластификаторы (дибутилфталат, кастровое масло и др.), увеличивающие эластичность, текучесть, гибкость и уменьшающие хрупкость пластмасс; 3) смазочные вещества (стеарин, олеиновая кислота и др.), увеличивающие текучесть, уменьшающие трение между частицами композиций, устраняющие прилипание к формообразующим поверхностям пресс-форм, 4) катализаторы (известь, магнезия и др.), ускоряющие процесс отверждения материала; 5) красители (сурик, нигрозин и др.), придающие нужный цвет изготовляемым деталям.

Органические наполнители — это материалы на основе целлюлозы. Они снижают хрупкость смол и сохраняют малый удельный вес, однако увеличивают гигроскопичность и уменьшают термостойкость пластмасс.

Неорганические наполнители увеличивают хрупкость пластмасс, но повышают теплостойкость и улучшают электроизоляционные свойства. При формовании у пластмасс с неорганическими (минеральными) наполнителями усадка значительно меньше, чем у пластмасс о органическими наполнителями.

Новолачная смола, модифицированная поли-винилхлоридом, минеральные и органические наполнители

Механическая прочность (предел прочности при растяжении, модуль упругости) ненаполненных полимеров или пластиков, имеющих порошкообразные или волокнистые (органические) наполнители, значительно ниже, чем у слоистых пластиков или пластиков, армированных стеклянным волокном.

В состав пластмасс, кроме полимера, могут входить минеральные или органические наполнители, пластификаторы, стабилизаторы, красители, смазывающие вещества и др.

С целью улучшения фрикционных характеристик ФАПМ и повышения их стабильности используют органические наполнители, представляющие собой порошки термоотвержденных сетчатых полимеров, для получения этих порошков применяют жидкость скорлупы ореха кешью или продукты ее переработки, продукты сополиконденсации различных смол, каучукообразные полимеры полифос-фонитрилхлорида с добавками наполнителей, а также фенслформальдегидную смолу, бутадиеннитрильный каучук с добавкой асбеста или других компонентов. Кроме того, для изготовления ФАПМ используют пробку и древесную муку, которые повышают упругость материала и фрикционные характеристики. Широко применяют в ФАПМ углеродные наполнители: измельченный кокс, графит, технический углерод. Эти наполнители положительно влияют на повышение теплостойкости, износостойкости ФАПМ и позволяют регулировать коэффициент трения.

растительные яды (фунгисиды); заменяют органические наполнители минеральными и т. д.

Неорганические наполнители снижают воспламеняемость, часто увеличивают химическую стойкость и влияют на электрические свойства полимерного материала. Металл, добавляемый в полимер в виде порошка в достаточно большом количестве, повышает его электропроводность; слюда увеличивает электроизоляционные свойства полимера.

Органические наполнители (древесная мука, ткани) в основном действуют как упрочнители.

Водопоглощаемость зависит, очевидно, от вида полимера и типа наполнителя. Органические наполнители в основном увеличивают водопоглощение, минеральные — наоборот. Пленки, чаще всего пористые, поглощают воду быстрее, чем блоки.