Разновидности ПВХ, их производство и применение. Наполнители (филлеры)

Древесные наполнители, волокна и мучные композиты также активно используются в качестве наполнителей, и использование древесных наполнителей значительно расширилось в настоящее время, особенно в США. По сравнению с традиционными продуктами, ПВХ с древесным наполнителем обладает превосходной устойчивостью к атмосферным воздействиям и может использоваться в качестве замены древесины. Анализ стойкости к ударам на основе конечных элементов был проведен для определения оптимальной толщины стенки профиля, чтобы противостоять удару для ПВХ, содержащего 60% древесного волокна. Положительное влияние модификаторов на физические свойства не выявлено. Использование CPE в качестве компатибилизатора для композитов, содержащих 25% и 40% древесной муки, было продемонстрировано с улучшенной прочностью расплава и улучшенной обработкой поверхности. Ускоренные испытания на стойкость к воздействию ультрафиолетовых лучей показали, что древесная мука является эффективным хромофором, поскольку ускоряет процесс разрушения полимерной матрицы. Однако не было замечено ухудшения свойств прочности и жесткости.

Стеклянные бусины и стекловолокно также попали под пристальное внимание учёных. Работа, проведенная в этой области, была направлена на изучение прочности на разрыв и ударопрочности композита ПВХ, заполненного полыми стеклянными шариками трёх разных размеров и разных объёмных долей. Также было исследовано влияние формы частиц и силановых связующих агентов для поверхностной обработки стеклянных шариков на механические свойства. Новая технология, основанная на пропитке непрерывных стеклянных волокон экструдированным расплавом ПВХ с низкой вязкостью и последующем нанесении через экструзионную головку стандартного экструдата ПВХ, позволила получить ПВХ-профили с жёсткостью на 500% выше, чем при использовании других модификаторов.

Ещё из перспективных наполнителей для ПВХ можно отметить проводящие и магнитные наполнители. Для специализированных применений, где требуется электрическая проводимость, таких как антистатическое покрытие полов или экранирование от электромагнитной индукции, используется специфический пигмент или наполнитель на основе сажи. Были также изучены порошки меди и никеля. Доступен обзор электрических свойств полимеров, наполненных различными типами проводящих частиц. Для магнитных применений было охарактеризовано использование порошка феррита стронция. Использование феррита бария было оптимизировано и в настоящее время это вещество также рассматривается в качестве одного из основных филлеров.

В зависимости от региона, для применений PVC-U и PVC-P также используются мраморные наполнители, некоторые с обработкой поверхности. Также используются молотый доломит (карбонат кальция-магния) и известняковые наполнители. Тальк используется в каландрированных ПВХ-соединениях для повышения когезии расплава и модуля упругости готового материала. Целлюлозные наполнители, с обработкой силановым связующим и без него, были исследованы на различных уровнях, показывающих увеличение физических свойств и вязкости. Силановые связующие агенты также использовались для улучшения межфазного расширения композитов ПВХ-П и диоксида кремния. Обожженные каолиновые глины можно использовать в обуви (улучшенная стойкость к истиранию) и в кабелях (улучшенные изоляционные свойства).

Минеральный наполнитель на основе силиката кальция был предложен в качестве замены карбоната кальция в первичной кабельной изоляции. Предполагается, что кальцинированный сульфат кальция эффективно заменяет карбонат кальция в изоляции кабелей. Каолин используется в составах пластизола, обеспечивающих хороший реологический контроль. Карбонат кальция также используется в этой области. Была оценена и альтернатива карбонату кальция, филлит. Этот материал, который содержит кварц, мусковит и каолинит, был охарактеризован на основе вязкости пасты, характеристик гелеобразования и плавления и механических свойств. Также имеются данные об исследованиях композитов из ПВХ / кожаного волокна и ПВХ / газетной бумаги в качестве средства использования этих отходов.

Наконец, ещё одни перспективные наполнители для некоторых типов применений — это нанокомпозиты. Нанокомпозиты — это материалы, которые содержат наполнители с диаметром частиц в несколько нм, и работают на самом низком уровне. Работая на молекулярном уровне, эти материалы могут дать очень значительное улучшение свойств композиционного материала, таких как рабочая температура, огнестойкость, жёсткость и ударная вязкость и т. д. Влияние наночастиц карбоната кальция уже было рассмотрено выше. По сравнению с другими полимерами, пока ещё было проведено довольно мало исследований нанокомпозитов для ПВХ. Более подробно об этой группе материалов поговорим в следующей части а затем рассмотрим антипиреновые добавки.