Влияние степени наполнения и свойств наполнителей на деформационно-прочностные свойства синтетических полиэтиленовых композитов

Рис. 1. Влияние степени покрытия частиц каолина Глуховецкого месторождения ПЭ на дифференциальные кривые числового распределения частиц N по эквивалентному диаметру D. Покрытие частиц каолина ПЭ, %: 0 (1); 3,8 (2); 9,1 (3) и 19,1% (4)

Рис. 2. Влияние содержания наполнителя в композите на деформационно-прочностные свойства ар {1), ат (2) и 8 (3) ПЭКК, полученных полимеризационным методом при 313 К и давлении этилена 1,0 МПа. Каолин Глуховецкого месторождения активировали ТИБА

Рис. 3. Зависимость модуля упругости при растяжении Е (1,3) и твердости Т (2) композитов на основе каолина (1, 2) и боксита (3) от содержания наполнителя. Полимеризацию проводили при 313 (1) и 353 К (2) и давлении этилена 1,0 МПа. Наполнители активировали ТИБА (1,2) и ТИБА или ДЭАХ (3)

При дальнейшем увеличении ср каолина в ПЭКК (от 55 до 70%) наблюдается резкое снижение ор и е при весьма неудовлетворительной воспроизводимости результатов от образца к образцу, что может служить доказательством неоднородности их структуры. Именно при этих ф в образцах ПЭКК методом электронной спектроскопии обнаружены непокрытые ПЭ частицы каолина. В результате сопоставительного анализа тонких срезов материала непосредственно в месте разрыва и в близлежащем слое методом микрофотометрии обнаружено, что локальная концентрация наполнителя в месте разрыва в 2—4 раза превышает концентрацию наполнителя в близлежащем слое.

Это наблюдение позволяет высказать предположение о том, что резкое снижение деформационно-прочностных свойств ПЭКК при ср>50— 55 вес.% обусловлено заметной микронеоднородностью этих композитов. Как отмечалось в работе [7], при увеличении ф выше некоторого критического значения резко возрастает вероятность образования больших агломератов частиц наполнителя, которые в инициировании разрушения дисперсно-наполненной системы играют чрезвычайно важную роль.

Рис. 4. Влияние степени наполнения на деформационно-прочностные свойства ор (1), от (2) и е (3) ПЭДК. Полимеризацию этилена проводили при 313-353 К и давлении этилена 1,0 МПа. Диатомит активировали ТИБА и ДЭАХ

Рис. 5. Влияние степени наполнения на деформационно-прочностные свойства ор (1), От (2) и в (3) ПЭБК. Полимеризацию проводили при 353 К и давлении этилена 1,5 МПа. Боксит активировали ТИБА и ДЭАХ

В интервале ф 40—75 вес.% ПЭКК на основе каолина Глуховецкого месторождения характеризуются более высокими показателями деформационно-прочностных свойств по сравнению со свойствами ПЭКК такого же состава на основе каолина Еленинского месторождения. Известно [8], что при прочих равных условиях использование более мелких частиц приводит к более высоким значениям прочности материалов. Процесс разрушения композитов в основном определяется наличием незначительного количества больших по размерам частиц, формирующих правое «крыло» распределения частиц каолина по эквивалентному диаметру или незначительным количеством больших по размеру агломератов, состоящих из крупных или мелких частиц [7]. Поэтому указанное различие может быть обусловлено различиями в характеристиках распределения наполнителей по дисперсности частиц.

Результаты изучения характера влияния степени наполнения ПЭ диатомитом Кисатибского месторождения на деформационно-прочностные свойства синтетических полиэтилендиатомитовых композитов (ПЭДК) показывают (рис. 4), что резкое снижение деформационно-прочностных свойств ПЭДК происходит в области <р более низких, чем в случае каолина, при ср«20—30 вес.%. При ф>33 вес.% материал становится хрупким.