16. Класифікація та характеристика наповнювачів для гум.

Одним из эффективных способов модификации свойств полимерных материалов является их наполнение - введение твердых, жидких или газообразных веществ-на­полнителей, которые равномерно распределяясь в объеме поручающейся компози­ции, образуют четко выраженную границу раздела с полимерной средой.

Наполнители, улучшающие механические свойства резин, называются ак­тивными, или усиливающими. Наполнители, не изменяющие свойств резин называются инертными (разбавителяи).

Величина усиливающего эффекта зависит от природы эластомера и характера его взаимодействия с наполнителем.

Также наполнители делятся на природные и синтетические.

Характеристика технического углерода. Основными характеристиками тех­нического углерода являются дисперсность, структурность, плотность.

Дисперсность. Степень дисперсности оценивается по среднему диаметру час­тиц, удельной поверхности, а также по удельному числу частиц, ко­торое характеризуется числом частиц, содержащихся в единице массы или объема

Структурность технического углерода определяется степенью развитости первичных агрегатов. Степень развития цепочечной структуры зависит от спо­соба получения технического углерода и от используемого сырья.

Плотность технического углерода как материала, состоящего из отдельных частиц или агрегатов, промежутки между которыми заполнены воздухом, характеризуется насыпной плотностью. Насыпная плотность технического угле­рода составляет 50-300 кг/м³, причем чем больше его структурность, тем мень­ше насыпная плотность.

Мел. Природный мел состоит преимущественно из СаС0₃, содержание кото­рого достигает 97-99%. Посторонними примесями являются полуторные окси­ды (FeO3, А1₂0₃) и песок.

Плотность мела составляет от 2600 до 2730 кг/м³; форма частиц в основном сферическая, но размер и форма частиц могут меняться в зависимости от спо­соба обработки сырого мела.

Средний диаметр частиц мела разных сортов (в мкм):

Молотый 5-20 Осажденный 0,4

Дезинтегрированный 5-8 Активированный осажденный 0,04

Омученный 2-5

Каолин. Природный каолин-алюмосиликат общей формулы А1₂0₃2SiO₂Н₂0, содержащий в своем составе большое количество примесей, которые удаляют­ся из него обогащением.

Обогащенный каолин содержит 38-33% SiO2, 55-66% А1₂0₃, 11-12% связанной во­ды и очень небольшое количество примесей в виде оксидов металлов (до 1 % Fe2O3).

Каолины различных месторождений различаются по некоторым физичес­ким свойствам (например, их плотности могут колебаться от 2600-2670 до 8470-2540 кг/м³). Частицы каолина -мелкие кристаллы пластинчатой формы размером от 0,5 до 10 мкм, рН водной суспензии 4,5.

Каолин является доступным, дешевым материалом.

При введении в каучук он повышает вязкость резиновых смесей, увеличи­вает каркасность и снижает их усадку.

Бентонит - алюмосиликат, несколько отличающийся от каолина по хими­ческому составу и строению частиц. Частицы бентонита (А1₂0₃-4SiO2₂-2Н₂0) со­стоят из тонких пластинок, образующих пачки, в которых эти пластинки отсто­ят друг от друга на расстоянии до 100 нм. Под действием воды частицы бенто­нита распадаются на отдельные пластинки, которые образуют цепочечные структуры и таким образом способствуют образованию тиксотропных диспер­сий. Благодаря этому свойству бентонит применяется в латексных смесях, пре­пятствуя оседанию ингредиентов и несколько увеличивая вязкость латексных смесей; он также обладает некоторым усиливающим действием.

Бентонит может применяться в резиновых смесях, оказывая действие, анало­гичное каолину (правда, несколько более усиливающее). Размер частиц бентони­та 0,2-2,0 мкм, его плотность- 1900-2400 кгУм³, рН водной суспензии 4-6.

Тальк. Природный тальк - силикат магния общей формулы ЗМg0*4SiO_2*Н₂0 содержит 63,5% SiO₂, 31,7% Мg0,4,8% Н₂0, а также некоторое количество Fе₂0₃.

Он имеет чешуйчатую форму частиц размером 5-40 мкм, плотность 2600-2800 кг/м', насыпная плотность- 1250 кг/м⁴.

Тальк применяется как наполнитель резиновых смесей, которые после вул­канизации должны иметь высокие электроизоляционные или теплоизоляци­онные показатели, а также в качестве антиадгезива - опудривающего материа­ла для предохранения листов резиновых смесей от слипания. Иногда в тальке проводят вулканизацию различных технических изделий.

Синтетические минеральные наполнители. Коллоидная кремнекислота, или высоко дисперсный оксид кремния, получается разложением четыреххлористого кремния в среде перегретого пара при температуре выше 1000°С (пирогенный процесс)

SiС1₄ + 2Н₂0 -> SiO2 + 4НС1

или "мокрым" способом - осаждением оксида кремния из водного раствора силиката натрия двуокисью углерода, либо водными растворами кислот.