Несовместимости полимера с наполнителем в пвх-композитах

Причем, последний фактор играет решающую роль [1]. Чем хуже сродство полимера с поверхностью минеральной фазы, чем слабее связи матрицы с наполнителем, тем легче при внешней механической нагрузке происходит несовместимостная фаза, образуются трещины, материал разрушается.

Ранее сообщали о получении высоконаполненных композиционных материалов на основе поливинилхлорида (ПВХ), наполненного травертином [2]. Высоких степеней наполнения удавалось достичь, модифицируя поверхности травертина латексами сополимеров хлоропрена с метакриловой кислотой (МАК). Наличие активных функциональных групп в макромолекулах полимерного модификатора обеспечивает химическую прививку последнего к травертину, т.е. на границе раздела фаз создается прочно связанный с наполнителем граничный слой полимера. Функциональная зависимость прочности композитов от степени наполнения удачно описывается выражением:
σ_p=σ_o·exp(-φC)

где: σ_p - прочности при растяжении, Мпа,

σ_o - прочности при растяжении наполненного полимера, Мпа,

C - степень наполнения, масс доли,

φ - постоянная величина.

Постоянную φ легко определить по тангенсу угла наклона, спрямляя зависимости σ_p=f(C).

Для композитов, модифицированных 5% масс полимера, величины φ сильно разнятся -2,14; 0.78; 0,56; 0,36.

Причем, чем хуже прочность композита, тем выше величина φ. Если прочность определяется несовместимостью полимера с поверхностью наполнителя, то параметр φ по своему физическому смыслу фактически является фактором несовместимости органической фазы с неорганической. Отметим, что с увеличением содержания метакриловой кислоты в модификаторе, т.е. с увеличением химических связей полимера с наполнителем величина фактора несовместимости уменьшается, что также говорит о верности интерпретации физического смысла постоянной φ. Предлагаемый нами подход к математическому описанию, конечно, на данном этапе носит формальный характер и требует дальнейшей экспериментальной и теоретической проработки.

Рис.1. Зависимость прочности при растяжении композиций ПВХ, наполненных травертином, от степени наполнения (масс. % в композиции).

(1) – немодифицированный; (2)-(4) – 5 масс. % (от травертина) модификатора; (2)–полихлоропрен; (3) – сополимер хлоропрена С 0,5 мольн, % метакриловой кислоты; (4) – сополимер хлоропрена С 4,0 мольн. % метакриловой кислоты

Рис.2. Логарифмическая зависимость прочности при растяжения от степени наполнения (номера кривых см. рис. 1)

1. 
   Липатов К.С. Физическая химия наполненных полимеров. - М: Химия, 1977. - 304с.
   
2. 
   Гукасян С.Ж. Промышленное и гражданское строительство. - М.:2000, № 5, С. 57.