ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ОХРЫ, ИСПОЛЬЗУЕМОЙ В КАЧЕСТВЕ НАПОЛНИТЕЛЯ ДЛЯ ПОЛИМЕРОВ

Исследованы основные физико-химические свойства охры с целью использования ее в качестве  минерального наполнителя для полимеров.

 

Наполнители, получаемые измельчением и обработкой природных минералов, находят широкое применение в производстве полимерных композиционных материалов (ПКМ). К ним относятся тальк, мел, каолин, слюда и другие минеральные порошки свойства, которых достаточно подробно изучены [1].  Введение минерального компонента в полимер позволяет решать ряд материаловедческих (повышение прочности, жесткости, теплостойкости и т. д.), технологических (регулирование вязкости расплава и его термостабильности) и экономических задач. Между тем, современный уровень развития различных отраслей промышленности предусматривает постоянный поиск новых полимерных материалов свойства, которых могли бы изменяться в зависимости от требований, предъявляемых к эксплуатационным характеристикам готового изделия (негорючесть, теплостойкость, теплопроводность и т. д.). Однако имеющийся на рынке ассортимент минеральных наполнителей отечественного производства, используемых в промышленных масштабах для создания ПКМ, ограничен и не может удовлетворить разнообразные постоянно растущие требования потребителей. Поэтому поиск эффективных отечественных наполнителей природного происхождения, обладающих большой сырьевой базой, доступностью, низкой стоимостью является  на сегодняшний день актуальным.

Одним из перспективных доступных и экологически безвредных дисперсных порошков является охра, месторождения которой в достаточном количестве имеются на территории России, в том числе и в Кузбассе.

Охра находит применение в основном как пигмент в производстве лакокрасочных материалах  и приводимые в технической литературе данные  характеризуют её физические свойства, такие как укрывистость,  светостойкость, маслоёмкость, плотность, размер частиц, элементный состав, что явно недостаточно для характеристики минерального порошка как наполнителя для полимеров [2].

В литературе имеются ссылки по возможному использованию охры для наполнения полимеров [3,4], но отсутствуют рекомендации  по составу композиций, необходимости подготовительных операций, а также  характеристики охры, которые обычно определяются для наполнителей полимеров.

В данной работе представлены результаты исследования физико-химических свойств охры, позволяющие оценить возможность использования её в качестве наполнителя для полимеров.

Объекты и методы исследования

В качестве объекта исследования использовалось охра Гавриловского месторождения (г. Салаир Кемеровской области) марки О2 (ТУ 301–10–019–90) следующего химического состава: Fe2O3 – 17,6%; Al2O3 – 29,1%; SiO2 – 44,8%; SO4 – 0,05%; K – 0,26%; Cu – 0,03%; PO4 – 0,57%; Cr – 0,9%; Ca – 1,4%; Ni – 0,003%; Mn – 0,64%; Mg – 0,64%; Cl – 0,001%.

По стандартным методикам определены: плотность (ρ) по ГОСТ 15139, содержание влаги и летучих продуктов (W) по ГОСТ 19728.19, насыпная плотность (ρн) по ГОСТ 11035. Определение рН водной вытяжки, гранулометрического состава, размера частиц (d) и удельной поверхности (Sуд)  проводились по общепринятым методикам [5].

Термохимические свойства охры исследованы на дериватографе «Q1500D» в атмосфере воздуха.

Теплофизические свойства охры (теплопроводность – λ, теплоёмкость – ср) определялись комплексным термографическим методом [6].

Обработка результатов экспериментов проводилась в соответствии с МИ 23362002. ГСИ.

Результаты исследования


По внешнему виду охра представляет собой тонко измельчённый порошок золотисто-жёлтого цвета. По содержанию гидрата оксида железа исследуемая охра классифицируется как обыкновенная, у которой содержание Fe2O3 находится в пределах 17,6 %.Внешний вид охры представлен на рис.1.

Рис.1 Внешний вид охры

Эффективность введения наполнителя в первую очередь определяется размерами его частиц и их распределением (полидисперсностью). Размер частиц влияет как на процесс формирования и параметры дисперсной структуры композиционного материала, так и на эпюру полей напряжений и, следовательно, на свойства ПКМ. Существуют разнообразные методы позволяющие оценить дисперсный состав наполнителей, однако в промышленности   для контроля дисперсности чаще всего используют ситовой анализ, основанный на сухом и мокром просеивании.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector