Дисперсных наполнителей

С целью определения влияния легирования на свойства покрытий. Получаемых из синтезированных дисперсных материалов, проведены исследования некоторых эксплуатационных характеристик покрытий системы никель-алюминий-легирующий элемент.

Специфичными вариантами конвективной сушки дисперсных материалов являются сушка в разрыхленном, псевдо-ожиженном (кипящем, вихревом, фонтанирующем) и аэрофонтанном слое, во взвешенном состоянии и сушка растворов в распыленном состоянии.

197. Чудновский А. Ф. Теплофизические характеристики дисперсных материалов. М., Физматгиз, '1962. 456 с.

Однако настоящие курьезы и загадки поджидают при исследовании пористых и дисперсных материалов. На-

Сетки контрольные п высокоточные (ГОСТ 3584—73). Контрольные (К) сетки предназначены для контроля размера частиц дисперсных материалов, сетки высокой точности (В) — для их разделения. Номера, размеры и другие данные сеток К и В приведены в табл. 9. Сетки изготовляются: № 004—016 — из мягкой отожженной проволоки из бронзы БрОФ6,5-0,15 с содержанием Р 0.3— 0,4% (ГОСТ 5017—74); № 0071—2,5 —из полутомпака Л80 (ГОСТ 15527—70).

4-4. Чудновский А. Ф. Теплофизические характеристики 376 дисперсных материалов. М., Физматгиз, 1962, 456 с. с ил.

П-3. Чудновский А. Ф. Теплофизические характеристики дисперсных материалов. М., Физматгиз, 1962, 456 с.

* Жарков AJL Исследование пульсационного псевдоожижения с целью совершенствования технологии термообработки дисперсных материалов. Автореф. дис. канд. техн. наук. Свердловск, УПИ, 1980.

В ИТМО получены данные о теплообмене фонтанирующего слоя с погруженной в него поверхностью датчика в аппаратах круглого и прямоугольного сечений при различных гидродинамических режимах с использованием иятя видов дисперсных материалов [Л. 154, :158, 239]. Экспериментально было установлено следующее: 1. Коэффициент теплообмена фонтанирующего слоя с поверхностью достигает максимального значения на границе фонтана и периферийной зоны слоя, а затем снижается до величины, определяемой теплообменом нагревателя С плотным периферийным кольцом (рис. 4-6). Характер изменения аот по сечению обусловлен как изменением концентрации материала по сечению аппарата, которая увеличивается по мере удаления от оси, так и интенсивностью циркуляции частиц материала в фонтанирующем

Отметим, что псевдоожижение тонко дисперсных материалов— довольно распространенный в промышленности случай, так как часто по технологическим причинам не могут быть взяты крупные частицы.

2.5.5. СУШКА ТВЕРДЫХ ДИСПЕРСНЫХ МАТЕРИАЛОВ

На рис. 3-8 приведены опытные давдше автора, характеризующие влияние концентрации наполнителей различной природы на термическое сопротивление и прочность на сдвиг клеевых прослоек толщиной 0,3 мм, сформированных из композиций в составе 100 частей массы ЭД-6, 12 частей массы ПЭПА и различных количеств дисперсных наполнителей при температуре 343 К на поверхностях субстрата из Д16Т. Как видно, с увеличением степени наполнения для всех наполнителей наблюдается монотонное снижение термического сопротивления, распространяющееся для малотеплопроводного кварцевого песка на всю исследуемую область наполнения. Для высокотеплопроводных наполнителей на кривых зависимости R = f(g) обнаруживается сингулярная точка, которая в системе с ПЖ-4М соответствует g = 47%, в системе с С-3 g = 38% и в системе с медным порошком g=S5%, причем наличие сингулярной точки наиболее ярко выражено для систем с графитовым по-

88. Тытюченко В. С. и др. Влияние дисперсных наполнителей на температурную зависимость удельной теплоемкости полистирола.— «Пластические массы», 1970, № 1.

КМ с алюминиевой матрицей. Перспективы эффективного использования КМ с алюминиевой матрицей обусловлены достаточно высокими удельными прочностными характеристиками материала матрицы, например, применение волокнистых КМ с алюминиевой матрицей позволяет получить значительное преимущество в удельной жесткости и снизить массу конструкции на 30...40 %. К числу достоинств данных материалов следует относить и достаточно низкие технологические температурные параметры: до 600 °С при получении КМ твердофазными методами и до 800 °С — жидкофазными. Алюминиевая матрица отличается высокими технологическими свойствами, обеспечивает достижение широкого спектра механических и эксплуатационных свойств. При дискретном армировании КМ с алюминиевой матрицей используют частицы из высокопрочных, высокомодульных тугоплавких веществ с высокой энергией межатомной связи — графита, бора, тугоплавких металлов, карбидов, нитридов, боридов, оксидов, а также нитевидные кристаллы и короткие волокна. Существуют различные способы совмещения алюминиевых матриц с дисперсной упрочняющей фазой: твердофазное или жидкофазное компактирование порошковых смесей, в том числе приготовленных механическим легированием; литейные технологии пропитки пористых каркасов из порошков или коротких волокон, или механического замешивания дисперсных наполнителей в металлические расплавы; газотермическое напыление композиционных смесей.

В основу классификации дисперсных наполнителей могут быть положены различные признаки [10]:

Известно, что большинство волокнистых и упрочняющих дисперсных наполнителей подвергаются перед их непосредственным использованием поверхностной обработке. Наиболее распространенной обработкой является нанесение так называемых аппретов (табл. 1.8) на поверхность наполнителя для создания переходного слоя между ним и полимерной матрицей. Хотя вопрос остается дискуссионным, большинство исследователей считают, что аппрет — это обычное органическое соединение с одним типом функциональных групп, способных реагировать с полимерной матрицей в процессе ее отверждения, и другим типом групп, способных реагировать с активными группами на поверхности наполнителя, например группами ОН на поверхности стекла:

В литературе имеется большое количество информации о механических свойствах наполненных порошками термореактивных пресс-композиций. Однако большинство этих данных часто эмпирические и работ по объяснению механизма действия дисперсных наполнителей очень мало. При растяжении или изгибе ненаполненные отвержденные полимеры разрушаются с малыми пластическими деформациями или вообще без них, причем относительная деформация при разрушении как правило не превышает 2—3%. При сжатии или сдвиге в них обычно проявляется предел текучести с развитием до разрушения достаточно больших пластических деформаций. Введение жестких дисперсных наполнителей в такие полимеры снижает разрушающее напряжение при растяжении и изгибе, увеличивает предел текучести при сжатии и сдвиге и повышает модуль упругости. Влияние таких наполнителей на поверхностную энергию разрушения имеет сложный характер и в отдельных случаях достигается ее резкое возрастание. В последнее время проведен ряд систематических исследований, которые и будут ниже рассмотрены подробнее.

Возрастание поверхностной энергии разрушения обычно наблюдается только при введении дисперсных наполнителей в очень хрупкие полимеры. Во всех описанных выше исследованиях поверхностная энергия разрушения ненаполненных отвержденных имели колебание от 50 до 150 Дж/м2 и при введении наполнителей возрастала обычно до 450—500 Дж/м2. Это возрастание весьма существенное для хрупких полимеров. Оно происходило вследствие того, что частицы связывали края трещин и затрудняли их развитие по механизму, который будет более подробно описан ниже. При использовании полимеров с повышенной поверхностной энергией разрушения эффект связывания краев трещин уменьшается и введение хрупких дисперсных наполнителей снижает вязкость разрушения вследствие уменьшения в материале объема матрицы с высокой вязкостью разрушения. Это подтверждается данными о влиянии стеклосфер на поверхностную энергию разрушения хрупкой и эластифицированной эпоксидной смолы типа ЭД-20, отвержденной диаминодифенилметаном [38]:

Введение дисперсных наполнителей в термопласты с высокой энергией разрушения практически всегда приводит к ее снижению. Способность таких термопластов поглощать большое количество энергии в процессе разрушения обусловлена в первую очередь развитием пластических сдвиговых деформаций или образованием "микротрещин. Например, полиамиды обладают удельной поверхностной энергией разрушения от 103 до 10* Дж/м2, тогда как хрупкие стеклообразные полимеры типа отвержденных эпоксидных смол — около 102 Дж/м2. Дисперсные наполнители вводят в термопласты с высокой энергией разрушения для снижения их стоимости, повышения жесткости и прочности при сжатии и улучшения их технологических характеристик при переработке. При этом их прочность при растяжении и ударная вязкость снижаются вследствие уменьшения доли полимера в наполненной композиции.

Зависимость ползучести от напряжения в общем случае пропорциональна sh (0/сге), где а—действующее напряжение, а ас— константа. Для различных типов дисперсных наполнителей в полиэтилене установлено, что ас практически не зависит

приложениях, они ориентированы на конкретную группу материалов. Если исходить из материаловедческих классификационных признаков, то рассмотренные материалы можно отнести к композитам с полимерными матрицами и достаточно широким спектром дисперсных наполнителей: от минеральных до древесных. Конструкционные признаки формы и геометрических характеристик структурных элементов охватывают: одномерные — волокна; двухмерные — пластинки, чешуйки; трехмерные — сферы и частицы близкой к ним формы. По типу укладки структурных элементов рассмотренные материалы представляют собой композиты со стохастической неоднородной структурой. По технологическому признаку они относятся к консолидированным композитам, для изготовления которых используется широкая гамма способов уплотнения — различные виды прессования, формования.

Как отмечалось в гл. 4, объемная доля компонента, необходимая для возникновения перколяционного кластера, для задачи узлов, т. е. когда наполнители имеют форму сфер, кубов или близкую к ним, составляет 0,31, для задачи связей, имеющей место для волокнистых, пластинчатых, ленточных дисперсных наполнителей — 0,25.