Оптимальные дисперсность и количество наполнителей для полимербетонов, клеев и мастик —
Полимербетоны и клеящие мастики различного назначения, применяемые в строительстве, представляют собой высоконаполненные пластмассы на основе полимерных связующих — фурановых, эпоксидных, полиэфирных и других термореактивных смол. Наполнители в таких композициях — горные породы и минералы в виде зерен разной крупности. Особую роль в образовании прочной и стабильной структуры полимербетонов и клеев выполняют наполнители дисперсных фракций, на долю которых приходится подавляющая величина обшей поверхности наполнителя в смеси. Увеличение его дисперсности приводит к образованию более прочных систем.
Между тем ни практический опыт, ни специальные научные исследования не позволяют определить оптимальной дисперсности микронаполнителя, его целесообразное количество в смоле. Авторы попытались восполнить этот пробел на базе фурфуролацетонового состава с кварцевым микронаполнителем удельной поверхности 0,01; 0,1; 1; 5, 10 м2/г.
В качестве связующего во время опытов использован технический мономер ФА с отверждением расплавом бензолсуфокислоты в количестве 25% к смоле. Кварцевые порошки, полученные измельчением в вибромельнице Люберецкого песка, тщательно очищались от железистых примесей. Композиция готовилась путем капельного добавления смолы до полного смачивания наполнителя. Образцы-лопаточки (размер рабочей части 25X7X3 мм) готовились в тефлоновых формах с последующим прогревом при температуре 80С в течение 8 ч Их испытывали иа ¦растяжение, после чего из обломков алмазным диском выпиливались призмы
При достаточно высоком наполнении (свыше 33% по объему) дальнейшее увеличение содержания наполнителя снижает прочность материала с порошком любой дисперсности (рис. 1). Прочность составов с порошками большей дисперсности выше.
На рис. 3 показано влияние дисперсности наполнителя на прочность отвержденных композиций при неизменной степени наполнения (44% по объеме). Увеличение удельной поверхности наполнителя до 0,5—1 м2/г или уменьшение среднего размера частиц до 2 мк к резко повышает прочность составов. Дальнейший рост дисперсности кварца до удельной поверхности 5 и 10 м2,г мало влияет на упрочнение смеси. Это означает, что измельчение наполнителя до удельной поверхности 1 мг/г нецелесообразно. Даже увеличение удельном поверхности с 0,5 до 1 и2/г обеспечивает (менее интенсивное повышение прочности составов и связано со значительным расходом энергии на измельчение. Удельную поверхность кварцевого наполнителя 0,5 1 м2/г следует считать оптимальной.
Исследовано влияние количества наполнителя на прочность мастик (рис. 4). при объемном наполнении около 30% получается максимальная прочность. Ее величина намного превышает показатели отвержденной смолы без наполнителя. Дальнейший рост содержания наполнителя создает трудности в его смачивании и прочность состава падает более интенсивно при действий растягивающих усилий.
Чтобы получить расширению деформацию о влиянии наполнителей и структурообразование мастик микроскопическое изучение наполненных образцов. Установлено, ч;е и теле изделий имеется множество сферических полостей размерами от несколько миллимикрометров до 1 мм. Очевидно поры образуются в результате захвата воздуха наполнителем при изготовлении смеси или выделения газообразных продуктов во время отверждения. Большое число а размер пор — концентратов напряжений —снижает прочность материала.
Итак, оптимальная дисперсность кварцевого наполнителя в мастиках в клеях и микронаполнителя в полимербетонах соответствует размеру частиц 2 мкм или удельной поверхности 0,5—1 м2/г. Количество кварцевого микронаполнителя в фурановых составах целесообразно ограничить 33% по объему (15% по массе). Микропоры, образующиеся п массе материала, влияют на прочность наполненных композиции