» » Металлополимерные композиции

Металлополимерные композиции

30.08.2016

Новым современным направлением расширения диапазона физико-химических свойств материалов является создание металлополимерных композиций (МПК). Работы по созданию некоторых видов МПК и изделий из них проведены Гомельским институтом металлополимерных соединений АН Белоруссии под руководством акад. В.А. Белого.
Рассмотрим основные положения создания таких металлополимерных соединений. Получение МПК основано на атомно-молекулярном или механическом соединении полимерных материалов с металлами, за счет которого создается система с качественно новыми свойствами, оптимально сочетающими свойства исходных полимеров и металлов. Таким путем достигаются, например, с одной стороны, высокая теплопроводность и электропроводность, не свойственные полимерным материалам, с другой — повышенная химическая стойкость, демпфирующая способность и технологичность переработки, недоступные металлам.
Устойчивость структуры металлополимерных композиций основывается на связи макромолекул полимерного материала (ПМ) с обобществленными электронами атомов металлов. Надежность соединения в первооснове зависит от цепочной и надмолекулярной структуры ПМ, химического состава и строения решетки металлов, а в полном виде также от применяемых модификаторов. Качество МПК зависит от степени соответствия выбранных материалов исходным техническим требованиям (по условию эксплуатации изделия) и от технологического регламента формирования композиций (температурно-временного режима, давления и других параметров полимеризации МПК).
За основу полимерного связующего при формировании МПК могут быть использованы как термопластичные полимеры (полиамиды, поликарбонат, фторопласт), так и термореактивные смолы (фенолоформальдегидные, эпоксидные, фурановые).
Металлические компоненты являются наполнителями системы, и их совместимость с полимерной матрицей определяется достигнутой степенью взаимодействия, так называемой прочностью адгезионной связи между обоими материалами. Между металлами и полимерными материалами возможно образование ван-дер-ваальсовых сил межмолекулярного соединения (металлы платиновой группы), а также водородных связей (ненасыщенные полимеры со сплавами металлов).
Выбор металлического наполнителя зависит от требований к металлополимерному композиту. Например, для получения ферромагнитных свойств применяют порошки железа и его сплавов, для снижения газо- и паропроницаемости — порошки алюминия, никеля, свинца, для улучшения фрикционных характеристик — медь и ее сплавы. Формирование металлополимерного соединения обычно осуществляется введением при определенном технологическом режиме металлических порошков в расплав полимера.
За последние годы разработаны также методы получения металлополимерных композиций на основе наполнителя в виде дисперсных металлов, активные центры которых в момент формирования материала вступают в хемосорбционное взаимодействие с макромолекулами полимерных материалов, образовывая агрегативно устойчивые системы с равномерно распределенными по всему объему материала высокодисперсными частицами металлов. Для получения МПК с дисперсным металлическим наполнителем разработано несколько методов; электрохимический, электрофлотационный, механический. Выбор метода зависит, с одной стороны, от природы полимерных материалов и металлов, с другой — от требуемых свойств и качества разрабатываемой композиции.
В качестве наполнителя для создания МПК применяют также стальную проволоку. Такие металлопластики отличаются повышенной ударной вязкостью, статической усталостью и эрозионной стойкостью. Металлические волокна добавляют также в боро- или углепластики, что повышает сопротивление материала распространению трещин, эрозионную стойкость, изменяет теплозащитные характеристики. К настоящему времени накоплен большой опыт применения МПК в подшипниках скольжения (в том числе роликоопор конвейеров), уплотнительных устройствах, зубчатых и цепных передачах.