Факторы, влияющие на процессы образования и свойства композиционных материалов

На процессы формирования структур композиционных материалов оказывают влияние многие факторы (табл. 6.1). Они определяются свойствами заполнителей, вяжущих, условиями образования материалов.

Таблица 6.1

Факторы, влияющие на свойства композитов

Свойства заполнителей	Свойства вяжущих	Свойства добавок	Условия технологии
Структурно-текстурные	Химический состав	Строение	Температура
Грансостав	Агрегатное состояние	Состав	Равномерность смешения
Химико-минералогический состав	Наличие растворителя	Соотношение в смеси	Полнота контакта
Кислотность, основность			Порядок смешения
Примеси			Влажность смеси
			Соотношение компонентов
Композиционный материал

Факторы, определяемые свойствами заполнителей: дисперсность заполнителей (степень раздробленности), химико-минералогический состав, наличие коллоидов, растворимых солей, воды, гумуса, pH и др. Эти факторы могут оказывать как положительное, так и отрицательное влияние на процессы, происходящие в системе. С повышением дисперсности при одном и том же количестве вяжущего последнее распределяется в заполнителе неравномерно, что предопределяет наличие дефектов структуры материала и ухудшение его физико-механических свойств. Увеличение количества вяжущего приводит к изменению свойств материала и повышению его стоимости.

При измельчении материалов происходит разрыв химических связей в кристаллической решетке, возникновение свободных радикалов, макроионов со свободной валентностью, несущих электрический заряд и обладающих высокой химической активностью. Таким образом, реакционная способность поверхности твердого материала изменяется в результате образования свежей поверхности, изменения структуры поверхностных слоев, частиц, образующихся при механической деструкции, дефектов кристаллов, включений твердых продуктов механолиза, а также разрыхления структуры поверхностного слоя. Механохимические процессы (методы) используются для повышения активности поверхности заполнителей в композиционных материалах c целью улучшения физико-механических характеристик, в частности увеличения адгезионной прочности.

Химико-минералогический состав определяет свободную поверхностную энергию, физико-химическую активность поверхности частиц заполнителей, а следовательно, и эффективность процессов образования новых структур. Наиболее часто при получении композиционных материалов применяются заполнители, содержащие в значительных количествах кремнезем, карбонаты, глины.

Факторы, определяемые составом и строением вяжущих. В процессе образования структур композиционных материалов на основе заполнителей и вяжущих важную роль играют состав вяжущих, их строение. Они предопределяют адгезионные и когезионные свойства вяжущих, физико-механические свойства композиционных материалов. Для проявления вяжущих свойств органическое вещество должно содержать оптимальное количество функциональных групп и атомов с неподеленной парой электронов (атомов кислорода, азота, серы) и состоять из гибких макромолекул.