и на границе наполнитель — воздух и наполнитель — каучук. Чем меньше измельчен наполнитель, т. е. чем больше суммарная поверхность его частиц и чем выше сродство полимера к нему (меньше SH_K), тем больше убыль свободной энергии и прочность связи между компонентами композиции.

Если в резиновой смеси мало наполнителя (до 5%), то образец разрушается по объемному, более слабому каучуку, поверхность разрыва F возрастает вследствие огибания ею частиц наполнителя и связанного с ними пленочного каучука. Для достижения разрывного напряжения G — P/F необходимо компенсировать увеличение F повышением усилия Р, что и приводит к упрочнению резины. При наполнениях, достаточных для перевода большей части каучука в пленочное состояние, поверхность разрыва образуется по пленочному каучуку с наполнителем, где вследствие ориентации макромолекул прочность материала больше. Такая ориентация может быть достигнута также в результате растяжения каучука наполнителем. Поэтому даже неактивные наполнители дают известное упрочнение резины.

* Эта точка зрения подтверждается тем, что каучук, наполненный сажей, труднее растворяется в бензоле, чем такой же каучук без наполнителя Кроме того, такие смеси более эластичны и менее пластичны, чем чистый каучук, вследствие трудности перемещения целых макромолекул, прочно связанных с наполнителем. Для оценки взаимодействия полимера с частицами наполнителя можно элюировать полимер из наполненного материала различными растворителями,

Усиливающий эффект тем больше, чем меньше прочность самого полимера. Кристаллизующиеся при деформации каучуки (например, натуральный), в которых ориентация макромолекул в значительной степени уже достигнута до введения наполнителя, при наполнении нх сажей дают вулканизаты с прочностью, превосходящей прочность ненаполненного материала всего в 1,1—1,6 раза. У некристаллизующихся каучуков прочность увеличивается в 10—12 раз.

В заключение следует отметить, что наполнители не только увеличивают механическую прочность полимерных материалов, но могут оказывать очень большое влияние и на другие нх свойства. Применение асбеста, например, позволяет изготовлять изделия, кратковременно выдерживающие температуру до 10 000°С; некоторые наполнители (обычно активные) усиливают устойчивость полимерных материалов к износу, а другие увеличивают термостойкость и снижают горючесть.

Значительный интерес представляют металлонаполненные полимеры [57] (металлополимеры), где наполнителями служат порошкообразные металлы или металлические волокна (алюминий, никель, сталь, олово, кадмий, бериллий, бор, вольфрам, титан, лакированные железо и медь, магний н т. д.). Такие металлополимеры отличаются высокой прочностью (особенно в случае применения волокон), термостойкостью, тепло- и электропроводностью. Прочность в некоторых случаях обусловлена химическим взаимодействием полимера с металлом (образование комплексов за счет я-электронов двойных связей, реакция карбоксильных групп с окислами на поверхности металла и т. д.) наряду с физическим взаимодействием. Некоторые полимеры этого типа вследствие своей дешевизны и доступности заменяют цветные и драгоценные металлы в производстве вкладышей подшипников, изделий с высокой теплопроводностью и низким коэффициентом термического расширения, другие применяются в радиотехнике, для защиты от радиации (свинцовый наполнитель), при изготовлении магнитных лент, каталитических систем (наполнитель — платина, палладий, родий, иридий) и т. д.

Все возрастающее значение приобретают эластичные магнитные материалы [58] (магнитные резины, магнитопласты), наполненные порошкообразными ферритами (например, никель-цинковыми) и сочетающие магнитные и электроизоляционные свойства с гибкостью, мягкостью, низкой плотностью и прочностью. Они легко перерабатываются в изделия сложной формы, которые затем подвергаются намагничиванию в специальных устройствах. Повторяя все неровности соприкасающихся с ними поверхностей, магнитные резины служат для изготовления уплотняющих лент дверей бытовых холодильников, герметических магнитных контактов и т. д. Среди других областей применения этих материалов можно назвать телевидение, памятные устройства электронно-вычислительных машин, магнитоуправляемые контакты искусственного сердца.

Твердые наполнители также широко используются в лакокрасочной промьшлентчхзстирттрн этом их роль, отличаясь известной специфичностью, во многом сходна с той, которую они играют в других полимерных материалах. Введение наполнителей в состав* красок, шпатлевок и грунтовок позволяет повышать прочность и атмосферостойкость пленок, снижать усадку и внутренние напряжения, возникающие в процессе высыхания покрытий, получать матовые пленки.

ЛИТЕРАТУРА

1. Аскадский А. А. Деформация полимеров.— М—Л.: Химия, 1973.

2. Мидлман С. Течение полимеров.— М.: Мир, 1971.

3. Каргин В. А., Соголова Т. И.— ЖФХ, 1949, 20, 530, 540, 551.

4. Каргин В. А., Слонимский Г. Л. Краткие очерки по физико-химии полимеров.— М. —Л.: Химия, 1967.

5. Бирштейн Т. М., Птицын О. Б.