Наполнители, вещества или материалы, которые вводят в состав полимерных композиц. материалов (напр., пластич. масс, резин. клеев, герметиков, компаундов, лакокрасочных материалов) с целью модификации эксплуатац. свойств, облегчения переработки, а также снижения их стоимости. Выполняющие аналогичные функции вещества или материалы, которые вводят в смеси строит. растворов и бетонов. наз. заполнителями, а в медицинские и др. препараты-разбавителями.
Наполнители – преимушщественно твердые неорг. или орг. вещества, естественного (минерального или растительного) и искусственного происхождения. К наполнителям относят также газы в пенопластах и жидкости. например масла в маслонаполненных каучуках (см. Наполненные каучуки, а также Наполненные полимеры).
Характер взаимод. твердых наполнителей с др. компонентами смесей [смачивание, адсорбция. адгезия. трение и(или) хим. реакции] определяется главным образом составом наполнителей и структурой их поверхности. Свойства поверхности зависят не только от природы и фазовой структуры наполнителей, но и от способа и условии их получения, а также от обработки поверхности. В последнем случае наиб, широко используют след. физ. и хим. методы: адсорбционная, в т.ч. хемосорбционная, модификация с помощью ПАВ; нанесение спец. покрытий (напр., защитных, эластичных); обработка окислителями или восстановителями. создание на поверхности функц. групп, прививка молекул. имплантация нейтральных атомов или ионов. воздействие высокоэнерге-тич. излучений (электромагнитных, электронных, нейтронных) и электрич. разрядов. Важное значение имеют также общая или уд. величина поверхности Наполнители, ее дефектность и шероховатость.
Твердые наполнители делят на дисперсные, или порошковые, и непрерывные армирующие.
В качестве дисперсных наполнителей наиб. широко используют: минеральные-порошкообразные кристаллич. оксиды. соли. в т.ч. силикаты и алюмосиликаты. например мел, известняк. доломит, кварц. каолин. тальк. слюда. волластонит и асбест; прир. органические-измельченные древесные отходы, кожура орехов, шелуха риса; искусственные-технический углерод. коллоидальный SiO2, стеклянные, углерод.ые, органические (полимерные) и др. порошки и микросферы (в т.ч. полые), игольчатые монокристаллы (усы). Совмещение дисперсных наполнителей с др. компонентами композиции осуществляют в основномсмешением.
Основные характеристики дисперсных наполнителей - форма, размеры и распределение по размерам частиц. По форме частицы м.б. отнесены к одному из трех главных типов: изометрический, или блочный, близкий к сферич. или кубич. форме; анизометрический волокнистый, или игольчатый, близкий к цилиндрич. или призматич. форме; анизометрический пластинчатый, или чешуйчатый, близкий к форме диска или плоского параллелепипеда.
Размеры блочных частиц оценивают одним средним, или эффективным, значением, например диаметром эквивалентной сферы, объем которой равен объему частицы, или миним. размером отверстия сита, через которое проходит частица. Анизометрич. частицы характеризуют наиб. и наименьшим размерами, отношение которых наз. степенью асимметрии или характеристич. отношением. Размеры частиц дисперсных наполнителей обычно варьируют от 10 нм до 0,1 мм, уд. поверхность-от 0,3 до 30 м2/г.
Форма, размеры и природа поверхности частиц, их взаимод. между собой и с др. компонентами смесей определяют характер распределения и плотность упаковки частиц в исходном порошке и в наполненной композиции. Степень предельной упаковки-макс. объемная доля, которую могут занять твердые частицы при заданном типе упаковки без изменения их формы; данный показатель характеризует и предельную степень наполнения. При нерегулярной упаковке степень наполнения уменьшается с повышением характеристич. отношения и способности частиц к агрегированию. При одинаковых форме частиц и их распределении по размерам сыпучие (не агрегирующиеся) порошки имеют макс. степень предельной упаковки, рыхлые (агрегирующиеся, или структурирующиеся)-минимальную. Способность порошков поглощать жидкие компоненты характеризуется показателем маслоемкости, или смолоемкости, равным количеству масла или смолы, необходимому для превращения порошка в пластичную массу.
По влиянию на деформационно-прочностные свойства полимеров дисперсные Наполнители делят на активные, оказывающие упрочняющий (армирующий) эффект, и инертные. Наиб. эффект упрочнения эластичных полимеров достигается тонкодисперсными Наполнители, обладающими высокой поверхностной активностью частиц, в частности технический углерод.м и коллоидальным SiO2. Упрочнение стеклообразных полимеров обеспечивают главным образом наполнители с высоким характеристич. отношением (напр., дисперсные волокна, чешуйки). Для повышения тепло- и электропроводности полимерных материалов используют металлич. порошки, дисперсные волокна и графит. а для придания им магитных свойств-порошки ферромагнетиков.
В качестве н е п р е р ы в н ы х а р м и р у ю щ и х наполнителей наиб. широко используют волокнистые наполнители - углеродные, графит.вые, борные, карбидные, нитридные, оксидные, стеклянные, базальтовые и полимерные хим. волокна-раздельно или в любом сочетании одного волокна с другим (см., например, Волокна химические, Неорганические волокна, Стеклянное волокно, Углеродные волокна). Состав и свойства их поверхности регулируют физ. или хим. обработкой (см. также Текстильно-вспомогательные вещества).
Волокна м.б. одно- или бикомпонентными, монолитными или полыми, могут иметь круглое или др. сечение. Их диаметр в большинстве случаев лежит в интервале 7-15 мкм, реже используют более тонкие волокна (до 1 мкм) или более толстые (до 200 мкм).
По форме непрерывные волокнистые наполнители делят на след. группы: одномерные (жгуты или нити, реже-мононити); двухмерные (ленты, ткани, нетканые листы); объемные (цельнотканые каркасы, прошитые и собранные в пакеты листовые наполнители, объемные ткани).
К неволокнистым непрерывным армирующим относят монолитные или пористые ленты, листы (пленки) и открытопористые объемные материалы, например поропласты, спеченные порошки.
Сочетание всех типов непрерывных армирующих наполнителей со связующим (матрицей) осуществляют обычно пропиткой их жидкими композициями (расплавами, растворами, дисперсиями связующих) и осаждением матрицы на наполнители из газовой фазы.
При получении полимерных материалов и изделий часто применяют совместно дисперсные и непрерывные наполнители (см. Премиксы, Препреги)или разл. типы непрерывных армирующих наполнителей (т. наз. гибридные Наполнители).
