Магнитопласты (стр. 3 из 5)
Композиты на основе ПП и графита перспективны для применения в элементах электронагревательных устройств, покрытиях для экранов радиоэлектронной аппаратуры, тензодатчиках, эксплуатируемых при низких температурах, высокостабильных резистора, антистических покрытиях, электрофильтрах.
По прочностным характеристикам норпласты на основе ПП при степени наполнения 30-40% близки к ненаполненному изотактическому ПП. Наличие атактической фракции ПП в композите (до 10-15%) оказывает пластифицирующее действие и улучшает его деформационные свойства.
Как известно [28], наилучшими магнитными характеристиками обладают анизотропные магниты, которые получают при переработке композита с максимальной ориентацией частиц наполнителя под действием внешнего магнитного поля. Магнитные свойства определяются степенью наполнения и степенью ориентации частиц в магнитном поле, поэтому для получения высоких параметров необходимо достичь максимальной степени ориентации при максимальном содержании наполнителя. При получении магнитопластов механическим смешением компонентов степень ориентации начинает падать уже при содержании наполнителя 70÷75% масс. Использование метода полимеризационного наполнения позволяет достигнуть равномерного распределения частиц наполнителя (96 масс. %) в полимере, облегчает их ориентацию в магнитном поле, благодаря наличию полимерной оболочки, (степень текстуры составляет более 90%).
Таким образом, метод полимеризационного наполнения позволяет решить одну из важнейших проблем наполненных композиционных материалов – проблему совместимости неорганической и органической фаз. Условия полимеризации обеспечивают покрытие частиц мелкодисперсной или волокнистой природы сплошным полимерным слоем.
По технологии полимеризационного наполнения создан новый инженерный пластик – Компонор на основе СВМПЭ высокой плотности и минерального наполнителя каолина. Введение минерального наполнителя улучшает ряд характеристик СВМПЭ и позволяет получать материал с уникальным комплексом свойств. Композиции Компонора с содержанием каолина 30 - 50 масс.% обладают высокой износостойкостью ( в 2-10 раз выше по сравнению со СВМПЭ ), высокой ударной прочностью и жёсткостью ( в 2-3 раза выше по сравнению со СВМПЭ ); жёсткость Компонора приближается к жёсткости, характерной для полиамидов, ацетатных смол и других пластиков.
Методом полимеризационного наполнения получены теплозащитные материалы при содержании вспученного перлита более 87 масс. % имеющие кислородный индекс 28%. В отличие от аналогичных материалов, использующих реактопласты, они нетоксичны. Материалы обладают также звукоизоляционными свойствами. Плотность материала на основе полимеризационно наполненного СВМПЭ и вспученного перлита можно регулировать в зависимости от плотности исходного перлита и давления при формовании. Технология полимеризационного наполнения позволила создать композиционный материал, сочетающий теплопроводящие и диэлектрические свойства [29]. Содержание дисперсного алюминия в композите составляет 27-53 об.% при равномерном распределении его в матрице. Разработанные полимеризационно наполненные композиционные материалы обладают значительно более высоким удельным электрическим сопротивлением по сравнению с механическими смесями при одинаковых составах. Теплопроводность увеличивается с повышением содержания алюминия в отличие от механических смесей.
В противоположность алюминию введение графита в полипропилен полимеризационным методом позволяет получать композиты с высокой электропроводимостью: удельное электрическое сопротивление 105 - 10-2 Ом/см при содержании графита 10 - 70 масс. %. Полученные материалы не разрушаются при повторном температурном изменении от 4 до 298 К и имеют положительный температурный коэффициент сопротивления. Он равен 10-4 град-1 в интервале 300-400 К.
Микрокапсулирование частиц магнитоактивных наполнителей изотактическим полипропиленом в условиях синтеза полипропилена приводит к образованию высоконаполненных композиционных материалов, имеющих высокие магнитные параметры.
Полимерное покрытие на поверхности частиц наполнителя даёт ещё один интересный эффект ─ оно облегчает ориентацию магнитных частиц в магнитном поле и обеспечивает возможность получать композиты с высокой степенью текстурирования (до 90%) при высоком содержании наполнителя (до 96%) и, как результат, улучшенными магнитными характеристиками [30].
Анализ литературных данных показал, что поликапроамид используется в машино- и приборостроении благодаря высокому комплексу эксплуатационных свойств.
В настоящее время в промышленности получают поликапроамид гидролитической полимеризацией при 255-2600С продолжительностью синтеза 28 часов. Для интенсификации процесса предлагается использовать катионную полимеризацию с использованием в качестве катализатора фосфорной кислоты. При использовании только фосфорной кислоты образуется низкомолекулярный поликапроамид, не представляющий практического интереса. Значительно лучшие результаты достигаются при использовании смешанных катализаторов, например двойная система фосфорная кислота-полиэтиленгликоль.
Для получения композиционных материалов с высокими эксплуатационными характеристиками и равномерного распределения наполнителя в связующем наиболее эффективным методом является метод полимеризационного наполнения.
2.Экспериментальная часть
2.1 Объекты исследования
Сырьем являются:
-капролактам, фосфорная кислота и феррит стронция.Капролактам
Капролактам − ГОСТ 7850-86
NH(CH2)5COСвойства капролактама представлены в табл.1.
Таблица 1
| Показатели свойств | Значения |
| Внешний вид | Кристаллы белого цвета |
| Молекулярная масса, г/моль | 113 |
| Температура плавления, 0С | 68÷70 |
| Температура кипения, 0С | 262 |
| Плотность, кг/м3 | 1476 |
-капролактам хорошо растворим в воде (525 г в 100 г Н2О), спирте, эфире, бензоле, плохо – в алифатических углеводородах.Фосфорная кислота
Фосфорная кислота - Н3РО4
Таблица 2
| Показатели свойств | Значения |
| Молекулярная масса, г/моль | 98 |
| Температура плавления, 0С | 42,35 |
| Температура кипения, 0С | 86,4 |
| Плотность, кг/м3 | 1870 |
Феррит стронция
В качестве магнитного наполнителя феррит стронция (SrO*6Fe2O3) ТУ 6-09-4621-79.
Свойства феррита стронция приведены в табл.3.
Таблица 3
Свойства феррита стронция
| Показатели свойств | |
| Химический состав, % | SrO - 15,0Fe2O3 - 85,0 |
| Удельная поверхность, м2/кг | 360 |
| Размер частиц, мкм | 1¸50 |
| Остаточная магнитная индукция, Тл | 0,15 |
| Коэрцитивная сила, Кэ | 1,5¸2,5 |
2.2 Методы исследования
2.2.1 Синтез поликапроамида из ε-капролактама
ε-Капролактам растирают в фарфоровой ступке (измельчение капролактама следует проводить достаточно быстро, т.к. вещество гигроскопично). В предварительно взвешенную посуду берут навеску капролактама с точностью до 0,0002 г., с помощью микропипетки вводят расчётное количество катализатора и плотно закрывают. Затем помещают емкость в термошкаф при температуре 250±50С для полимеризации капролактама.
После завершения процесса полимеризации емкость с полимером охлаждают, осторожно вскрывают и визуально оценивают степень полимеризации по следующим признакам: при невысокой степени полимеризации полимер имеет вид твёрдого хрупкого продукта, при высокой степени полимеризации ─ продукт твёрдый и упругий [14].
2.2.2 Определение низкомолекулярных соединений
Для определения выхода полимера навеску, извлечённую из ампулы, измельчают, взвешивают с точностью до 0,0002 г и помещают в колбу, снабжённую обратным холодильником. В колбу добавляют 100 мл дистиллированной воды и кипятят в течение 2 часов. После удаления мономера и низкомолекулярных примесей отмытый осадок отфильтровывают, высушивают до постоянной массы, взвешивают [14].
Выход полимера рассчитывают по формуле:
Х = (m1 / m0)*100 %,
где m1 – навеска полимера до кипячения, г;
m0 – навеска полимера после кипячения, сушки, г;
2.2.3 Определение вязкости
3,5-4 г. полимера растворить при комнатной температуре в 10-12 мл муравьиной кислоты в колбочке на 25 мл при перемешивании.
Высадить в виде пористой пленки в 6% растворе углекислого натрия. Для этого приготовить 1 л водного раствора углекислого натрия и залить его в кристаллизатор. Раствор полимера небольшими порциями наносить на фотопластинки, накрывать сверху другими, распределять раствор полимера по поверхности пластин путем их сжатия, разъединять пластинки и опускать их в кристаллизатор. Работы по высаждению полимера следует выполнять в резиновых перчатках. Полученную пленку отжать и поместить в горячую дистиллированную воду с температурой 50-700С на 10-15минут, а затем промыть холодной дистиллированной водой 4-5 раз и оставить сушить на воздухе.