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

Текучесть ПЭДК при всех ср, а также ПЭ с М>1106, выделенного из ПЭДК, отсутствует. Поэтому отмеченное различие в свойствах ПЭКК и ПЭДК не может определяться только различиями в значениях ММ полимерных матриц.

По физико-химическим свойствам и по элементному составу диатомит заметно отличается от каолина (табл. 1). Первичные частицы диатомита представляют собой ископаемые остатки кремнистых панцирей одноклеточных микроскопических водорослей диатомей, пронизанные отверстиями субмикронных размеров и имеющие весьма разнообразную форму. Диатомит характеризуется высокой пористостью и сорбционной способностью.

Разнообразие форм частиц диатомита, согласно данным работы [6], должно приводить к неравномерности толщины ПЭ покрытия. Очевидно, именно эти особенности структуры ПЭДК приводят к тому, что для получения однородной системы требуется большее количество полимера и, как следствие этого, высокие показатели деформационно-прочностных свойств сохраняются только при относительно невысоких ф (до 30 вес.%).

Зависимость деформационно-прочностных свойств композитов на основе боксита (ПЭБК) от ф близка аналогичной зависимости для композитов на основе диатомита. Высокие показатели деформационно-прочностных свойств ПЭБК сохраняются при ф<20—30 вес.%. При ф>35 вес.% материал становится хрупким (рис. 5). Модуль упругости при растяжении ПЭБК с повышением ф боксита монотонно возрастает, но при сравнимых степенях наполнения значительно уступает значениям модуля для ПЭКК (рис. 3).

Боксит среди применявшихся наполнителей — наиболее сложен по составу. Он содержит рудные алюмо- (гиббсит, каолинит), железо-, титан-, кремний-, кальцийсодержащие и другие минералы. Для бокситов характерна высокая пористость. Известно, что при прокаливании >520 К удельная поверхность боксита возрастает до 200—280 м2/г [9]. Увеличение удельной поверхности наполнителя должно приводить к повышению площади контакта полимер — наполнитель, к снижению толщины полимерной прослойки между частицами наполнителя. В связи с этим обращают на себя внимание результаты работы [2], в которой показано, что зависимости ар и е композитов ПЭ — гиббсит от температуры прокаливания наполнителя имеют экстремальный характер.

Известно [8,10], что агрегирование и диспергируемость — сложные функции химического состава наполнителя. Полученные результаты дают основание предположить, что диспергирование частиц боксита, являющегося полиминеральной породой, под действием АОС происходит в меньшей степени, чем каолина, вследствие чего полимеризация этилена частично идет на исходных агломератах боксита.

Методом градиентных труб показано, что в образцах с ф<28 вес.% частицы боксита, не покрытого ПЭ, практически отсутствуют, а при ф= =35, 42, 49 вес.% содержание их составляет 11, 13 и 19,2

вес.% соответственно.

Хрупкость композитов на основе боксита при ф>35 вес.%, по-видимому, обусловлена наложением целого ряда факторов: наличием в композите частиц боксита, не покрытых ПЭ, присутствием крупных агломератов, высокой удельной поверхностью и пористостью входящих в боксит частиц гиббсита.

Особенности строения пористых наполнителей и свойств рассмотренных композиционных материалов хорошо моделируются системами, включающими синтетические пористые наполнители с высокоразвитой удельной поверхностью (силикагель LS 5/40, окись алюминия А-1) и СВМПЭ с ф=30 вес.%) (табл. 3). Такие композиты характеризуются относительно высокими Ор, что, видимо, обусловлено прочным адгезионным сцеплением наполнителя с ПЭ по границе раздела фаз. Для рассматриваемых синтетических композитов на основе силикагеля, окиси алюминия, как и в случае диатомита или боксита, резкое уменьшение е происходит при относительно низких степенях наполнения.