Фізико-хімічні перетворення в процесах одержання базальтових наповнювачів і полімерних композиційних матеріалів

Размещено на http://www.allbest.ru/

1

КИЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ТЕХНОЛОГІЙ ТА ДИЗАЙНУ

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук

ФІЗИКО-ХІМІЧНІ ПЕРЕТВОРЕННЯ В ПРОЦЕСАХ ОДЕРЖАННЯ БАЗАЛЬТОВИХ НАПОВНЮВАЧІВ І ПОЛІМЕРНИХ КОМПОЗИЦІЙНИХ МАТЕРІАЛІВ

05.17.06 - технологія полімерних та композиційних матеріалів

ЄФАНОВА ВІРА ВАСИЛІВНА

Київ-2007

Дисертацією є рукопис.

Роботу виконано в Інституті нових фізичних та прикладних проблем та Київському національному університеті технологій та дизайну Міністерства освіти та науки України.

Науковий консультант: доктор технічних наук, професор Пахаренко Валерій Олександрович, завідувач кафедри технології полімерів та хімічних волокон Київського національного університету технології та дизайну;

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, старший науковий співробітник Білошенко Віктор Олександрович, заступник директора Донецького фізико-технічного інституту НАН України ім. Галкіна;

- доктор технічних наук, старший науковий співробітник Пєтухов Аркадій Демянович, доцент кафедри технології вяжучих і композиційних матеріалів, Національний технічний університет України “Київський політехнічний університет”

- доктор хімічних наук, Віленський Володимир Олексійович, Інститут хімії високомолекулярних сполук , старший науковий співробітник;

Захист відбудеться “30” січня 2008 р. о 14 год. на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.102.04 у Київському національному університеті технології та дизайну за адресою: 01601, м.Київ, вул..Немировича-Данченка, 2.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Київського національного університету технологій та дизайну за адресою: 01601, м.Київ, вул..Немировича-Данченка, 2, тел 280-53-25

Автореферат розіслано “25” грудня 2007 р

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради Д 26.102.04, професор Т.С. Шостак

АНОТАЦІЯ

Єфанова В.В. Фізико-хімічні перетворення в процесах одержання базальтових наповнювачів і полімерних композиційних матеріалів. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальностью 05.17.06 - технологія полімерних і композиційних матеріалів. Державна академія легкої промисловості України, Київ, 2007.

Дисертацію присвячено теоретичним і практичним основам формування високоефективних полімерних покриттів бар'єрного типу, які армовані базальтовим пластівчастим наповнювачем з активними центрами на поверхні, які визначають взаємозв'язок фізико-хімічних процесів на межі полімер-базальт із захисними властивостями покриттів.

Розроблено принципи термоокислювальної активації вихідної базальтової луски і визначено закономірності впливу високотемпературної обробки на основні фізико-хімічні, структурні і фазові перетворення, які відбуваються у матеріалі частинок. Розвинуто принципи хімічної модифікації, які дозволяють розробити нові зв'язуючи - полімерні матеріали для товсто плівкових покриттів з властивостями, які регулюються. Встановлено закономірності і особливості впливу активності поверхні, концентрації і розмірів базальтових частинок на релаксаційні процеси.

Розроблено способи і технологічні режими отримання ефективних полімерних композицій для захисних покриттів, визначено області використання цих покриттів. Отримано позитивні результати довгострокової експлуатації ряду конструкцій і споруд (днища суден, гальванічні ванни, трубопроводи) з захисними покриттями нового класу.

Ключові слова: полімер, наповнювач, базальтовий матеріал, луска, композиційні матеріали, покриття, технологія, властивості.

АННОТАЦИЯ

Ефанова В.В. Физико-химические превращения в процессах получения базальтовых наполнителей и полимерных композиционных материалов. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.17.06 - технология полимерных и композиционных материалов. - Киевский национальный университет технологий и дизайна, Киев, 2007.

Диссертация посвящена теоретическим и практическим основам образования высокоэффективных полимерных покрытий барьерного типа, армированных базальтовым пластинчатым наполнителем с активированными центрами на поверхности, которые определяют взаимосвязь физико-химических процессов на границе полимер-базальт с защитными свойствами покрытий.

Впервые научно обосновано создание высокоэффективных полимерных защитных покрытий, армированных базальтовым пластинчатым наполнителем с активными центрами на поверхности, которые определяют взаимосвязь физико-химических процессов на границе полимер-базальт с защитными свойствами покрытий

Разработаны принципы термоокислительной активации исходных базальтовых чешуек и выявлены закономерности влияния высокотемпературной обработки на основные физико-химические, структурные и фазовые превращения, протекающие в материале частиц. Развиты принципы химической модификации, которые позволили разработать новые связующие - полимерные материалы для толстопленочных покрытий с регулируемыми свойствами. Установлены закономерности и особенности влияния активности поверхности, концентрации и размера базальтовых частиц на реласакционные процессы.

Определены закономерности и особенности влияния активной поверхности, концентрации и размеров частиц активированной и неактивированной базальтовой чешуи на релаксационные процессы. Показано, что поверхность активированной базальтовой чешуи более эффективно влияет на физико-химические процессы на границе полимер-базальт, формирует упорядоченную структуру граничного слоя, что проявляется в увеличении теплопроводности, модуля сдвига и уменьшении теплоемкости в сравнении неактивированной базальтовой чешуи.

Развиты теоретические основы процесса диспергирующего смешения реактопластов с базальтовыми наполнителями в зависимости от технологических параметров переработки. Изучены реологические характеристики наполненных полимерных систем, которые позволяют определять рациональные параметры смешения и формирования.

Показано, что принципы химической модификации акрилатных, эпоксидных, полиэфирных полимеризуемых материалов, основанные на использовании реакционнно способных олигомеров и добавок, подобранных с учетом химии поверхности активированной базальтовой чешуи, позволяют регулировать такие свойства как адгезионная, водо- и химическая стойкость, физико-механические показатели полимерных толстопленочных покрытий. Принципы химической модификации позволили разработать новые связующие полимеризуемые материалы для толстопленочных покрытий с регулируемыми свойствами.

Установлены закономерности формирования свойств полимеризуемых материалов в присутствии активированной базальтовой чешуи в зависимости от содержания, химической структуры ингрединєтов, размера частиц чешуи, их концентрации и других факторов.

Разработаны способы и технологические режимы получения эффективных полимерных композиций для защитных покрытий, определены области применения этих покрытий. Получены положительные результаты длительной эксплуатации ряда конструкций и сооружений (днища судов, гальванические ванны, трубопроводы) с защитными покрытиями нового класса.

Ключевые слова: полимер, наполнитель, базальтовый материал, чешуйки, композиционные материалы, покрытия, технология, свойства.

ANNOTATION

Efanova V.V. Physical and chemical transformations during reception basalt additive and polymeric composite materials - Manuscript.

Working paper for competition of master of technical science degree on speciality 05.17.06 - the technology of polymeric and compositional materials. -The State Academy of light industry of Ukraine, Kiev, 2007.

The working paper is devoted to theoretical and practical basis of foundation of high-performance barrier-type polymeric coatings reinforced by basalt lamellar filler with activated centers on a surface that specify the correlation of physical-chemical processes on a polymer-basalt board of protective character.

The principles of thermal-oxidative activation of initial basalt flakes and the influence regularities of high-temperature cultivation on basic physic-chemical structural and phase conversions, developing in bits have been explored.

The principles of chemical modification, which allowed to develop new cohesive polymeric materials for thick-film coatings with adjustable characteristics have been explored. The regularities and peculiarities of influence on activity of a surface, concentration and size of basalt bits on relaxation processes have been specified.

The methods and technological regimes of effective polymeric compositions for protective coverings obtaining were developed, and the application range of these coverings was specified. The positive results of long-term usage of a range of elements and constructions (the bottoms of ships, galvanic baths, conduits) with a new-class protective coatings were received.

Key-words: polymer, filler, basalt material, flakes, compositional materials, coatings, technology, characteristics.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність проблеми. Прогрес сучасної техніки в багатьох випадках визначається застосуванням високоефективних і надійних методів захисту конструкцій і споруд від корозійних процесів, які завдають невідновні збитки, спричиняють незворотні втрати металу і відмову устаткування в процесі експлуатації. Тому продовжується пошук і розробка нових полімерних композиційних матеріалів (ПКМ) та технологій їх виготовлення, серед котрих необхідно відзначити наповнені і армовані полімери, особливо скло- і базальтопластики, шаруваті пластики, товстоплівкові покриття, лаки і фарби на полімерній основі.

Актуального значення набуло створення ПКМ та покриттів, наповнених базальтовими наповнювачами (безперервними і штапельними волокнами, лускоподібними частинками), які є відносно недорогими і недефіцитними матеріалами. Враховуючи необмеженість сировинних ресурсів і низьку вартість, використання армованих базальтовими наповнювачами ПКМ і покриттів є перспективним і ефективним.

Товстоплівкові полімерні покриття бар'єрного типу, з різними наповнювачами, виявляють високу стійкість до хімічного і механічного впливу, підвищений опір дифузії парів води і корозійно-активних середовищ. Подібні покриття можливо наносити безперервним шаром на поверхню будь-якої конфігурації. Плавлений базальт, що одержано з природного матеріалу магматичного походження, за фізико-хімічними властивостями подібний до боросилікатного скла. Однак у науково-технічній літературі відсутня достатня інформація про властивості і технологію одержання базальтопластикових ПКМ з пластинчастим та волокнистим базальтовим наповнювачем. Відсутні відомості про технологію одержання активованого лускоподібного наповнювача, який має високі хім-, водо- і абразивостійкості. До цього часу були невідомі ПКМ, наповнені активованими базальтовими лускоподібними частинками, і не розроблені товстоплівкові надстійкі полімерні покриття бар'єрного типу на їх основі, що забезпечують надійний і довговічний захист від корозії метало- і залізобетонних конструкцій і споруд в умовах дії агресивних середовищ і абразивного зношування. Тому створення технології виробництва активованої базальтової луски (АБЛ), а також ПКМ, з базальтовим наповнювачем, і надстійких полімерних покриттів на їх основі є актуальним. Дослідне використання даних розробок показало, що особливу актуальність має створення покриттів товщиною 500-3000 мкм, які формуються з полімерних композицій, що не містять летких розчинників або вміст їх незначний.

Для комплексного вирішення поставленої мети були проведені дослідження які скеровані на вивчення властивостей і цілеспрямоване модифікування поверхні базальтового наповнювача та на аналіз фізико-хімічних процесів на межі поділу фаз наповнювач-полімер, та основних технологічних стадій одержання ПКМ.

Звязок роботи з науковими програмами, планами, темами. Основними матеріалами дисертації є результати досліджень і розробок, які виконані в Інституті нових фізичних і прикладних проблем НАН України у 1986-1993 роках згідно з розпорядженням Президії Академії наук України в темах 1986-1993 р.р. і за плановими темами 1989-1994 р.р. під безпосереднім керівництвом автора: НДР СО-ІНФПП-15-УА "Розробка основ синтезу надстійких полімерних покриттів, армованих активованою базальтовою лускою для антикорозійного захисту О і ВТ" (РАН від 17.08.92 р. № 00775); НДР "Розробка композиційних гідроабразивностійких покриттів і технологій їх нанесення на робочі поверхні абсорберів установок сіркоочистки" (1989-1990), г/д № 20/90 від 13.03.90 за дорученням Ради міністрів СРСР № ПП-34097 від 26.11.89 р; НДР "Нанесення стійких до гідроабразивного зносу полімерних покриттів на окремі елементи корабельних конструкцій (1990- 1993 р.р.), г/д № 27/90 від 30.03.90 р., в.ч. № 90073 м. Севастополь; НДР "Проведення експериментальних робіт по захисту полімерним кислотостійким покриттям гальванічних ванн", г/д № 84/91 ІНФПП від 01.07.91 р., в.ч. № 26920, м. Ломоносов, а також автор була співкерівником, основним виконавцем і співвиконавцем тем: НДР № 229 (РАН від 22.07. 86 р. № 001493, від 09.02.88 р. № 00244); НДР № 888 (РАН від 05.06. 90 р. № 00621); НДР № 148 (РАН від 03.04.86 р. № 620); НДР "Розробка конструкції складового екрануючого теплоізоляційного матеріалу на основі базальтових волокон, технологія, отримання та впровадження на агрегаті 324" (1989 р.); НДР "Розробка стійких захисних антикорозійних полімерних покриттів, армованих базальтовим наповнювачем" (1992 р.); НДР "Розробка фізико-хімічних основ регулювання властивостей композиційних матеріалів і товстоплівкових покриттів" (1993 р.); НДР "Розробка технологій нанесення захисних покриттів, армованих базальтовими наповнювачами, враховуючи характеристики об'єктів, що захищаються" (1993 р.) та хоздоговірної роботи ”Вплив активованої базальтової луски як наповнювача, на негорючість епоксидних звязуючих” (г/д № 476,від 01.07.2005), НДР “Розробка методів модифікації полімерних матеріалів неорганічними та органічними сполуками для одержання наповнених матеріалів спеціального призначення” (тема 16.07.05-ДБ від 01.01.05-31.12.05 № держ. рег.0105U002384) які виконані у Національному університеті технології та дизайну.

Мета і задачі роботи. Метою роботи є вирішення на підставі теоретичних уявлень та результатів екпериментальнх досліджень важливої для науки та промисловості проблеми по створенню технологій виготовлення та підготовки до переробки базальтових наповнювачів і розробці високоефективних технологій одержання композиційних полімерних матеріалів різного призначення, з базальтовими наповнювачами, та композиційних полімерних матеріалів для захисних товстоплівкових покриттів бар'єрного типу.

Для досягнення поставленої мети необхідно було вирішити такі науково-технічні задачі:

1. Розробити фізико-хімічні основи створення композиційних полімерних матеріалів, армованих базальтовими наповнювачами, та дослідити основні процеси технологій їх одержання, активації поверхні базальтових наповнювачів та способи їх зчеплення з полімерними матеріалами.

2. Розробити технології одержання базальтових активованих волокнистого та пластинчастого наповнювачів і обґрунтувати вибір та модернізацію устаткування для їх виробництва.

3. Вивчити характер взаємодії та провести раціональний підбір систем мономер (олігомер) - активований базальтовий волокнистий та пластинчатий наповнювач.

4. Дослідити вплив дисперсності і концентрації активованого базальтового пластинчатого наповнювача в композиційному матеріалі покриттів на основні фізико-хімічні (термо-, хімстійкість), механічні (абразивостійкість, модуль пружності, коефіцієнт лінійного розширення, твердість, міцність) характеристики, а також структурні властивості ПКМ.

5. Розробити склад композицій, які містять активований базальтовий пластинчатий наповнювач і полімерні зв'язуючі для покриттів в т.ч. товстоплівкових, що мають високу стійкість в екстремальних умовах експлуатації (агресивні середовища і абразивне зношування), та технології їх отримання.

6. Розробити спеціальні методики дослідження процесів полімеризації VMX на поверхні активованих базальтових частинок і комплексу властивостей композиційних матеріалів і покриттів нового класу.

7. Розробити фізико-хімічні основи одержання товстоплівкових покриттів бар'єрного типу, армованих базальтовим пластинчатим наповнювачем, які мають високу експлуатаційну надійність в різних зовнішніх середовищах (вода, повітря, активні середовища).

8. Обґрунтувати основні стадії технологічних процесів виробництва покриттів різного призначення та видати рекомендації щодо їх використання.

Обєктом дослідження у роботі є базальтові наповнювачі і композиції з їх застосуванням, хімічні та технологічні процеси одержання покриттів та виробів із розроблених композицій.

Предмет дослідження. Розробка основних технологічних стадій підготовки та виготовлення базальтових наповнювачів, полімерних композицій, а також покриттів і виробів різнобічного призначення.

Наукова новизна роботи полягає у встановленні механізму фізико-хімічних перетворень в процесах одержання базальтових наповнювачів і полімерних композиційних матеріалів.

При цьому вперше розроблено фізико-хімічні перетворення в основних технологічних процесах отримання базальтових наповнювачів композиційних полімерних матеріалах, які використовуються для полімерних товстоплівкових покриттів:

- розроблені і розвинуті фізико-хімічні основи створення композиційних полімерних матеріалів, армованих активованою базальтовою лускою (АБЛ);

- встановлено фізико-хімічні закономірності формування АБЛ під час її термічної активації;

- встановлено характер хімічної взаємодії активованого базальтового наповнювача з різними полімерними матрицями, що дозволяє вести процес створення полімерних композиційних матеріалів з регульованими властивостями;

- вивчено вплив наповнювачів та їх підготовки на формування ПКМ;

- науково обґрунтовано вибір дисперсності і концентрації АБЛ з урахуванням взаємозв'язку характеристик покриття та фізико-хімічних процесів на межі розділу “АБЛ-полімер”;

- вивчено фізико-хімічні процеси при створенні композиційних полімерних матеріалів, наповнених базальтовим наповнювачем.

Практичне значення одержаних результатів заключено у розробці технології одержання базальтової луски і волокна та полімерних композиційних матеріалів різного призначення:

- безпосередньо автором на основі експериментальних досліджень сформульовані основні вимоги до базальтових наповнювачів та одержані дані для розробки технологій і способів одержання АБЛ, полімерної основи і ПКМ для різних покриттів;

- запропоновано конструкції полімерних товстоплівкових покриттів, які дозволяють регулювати структуру композиційного матеріалу у необхідному напрямку;

- розроблено склади покриттів, оптимальні режими їх отримання, способи нанесення з урахуванням умов їх експлуатації;

- створено новий клас ПКМ для товстоплівкових покриттів бар'єрного типу з властивостями, що регулюються в умовах експлуатації , і мають переваги у порівнянні з аналогами;

- одержано вихідні дані для створення нових способів і технологічних процесів нанесення покриттів на основі наповнених покриттів;

- дані, що отримано як результат досліджень, використано для будівництва заводу по випуску АБЛ і покриттів, та введення його в експлуатацію.

Особистий внесок здобувача полягає у:

- теоретичному узагальненні сукупності результатів дослідження фізико-хімічних перетворень при одержанні базальтових наповнювачів і полімерних наповнених композицій і отриманні вихідних даних для створення сучасних технологій та обладнання;

- виборі об'єктів дослідження, самостійній розробці методів експерименту, аналізі, інтерпретації і узагальненні одержаних експериментальних даних, викладених в публікаціях і наукових доповідях із співавторами;

- аналітичній оцінці адгезійної міцності системи "поверхня, що захищається, - покриття", фізико-хімічному обґрунтуванні уявлення про взаємозв'язок комплексу властивостей покриттів з концентрацією і формою наповнювача у полімерному матеріалі, уточненні впливу зовнішнього середовища на такий взаємозв'язок;

- встановленні взаємозв'язків між технологічними, експлуатаційними параметрами нанесення полімерного покриття і структурою міжфазних шарів, що дає змогу визначити оптимальний склад і режим отримання композиційних полімерних покриттів;

- розробці практичних рекомендацій щодо використання полімерних товстоплівкових захисних покриттів для металічних і неметалічних підкладок.

Апробація роботи. Основні положення дисертаційної роботи викладені та обговорені на міжнародних, всесоюзних і міжреспубліканських конференціях, нарадах та школах-семінарах. Основні з них: Всесоюзна науково-технічна конференція “Високонаповнені матеріали, їх виробництво та використання у народному господарстві” (Москва, 1984 р.); ІV Всесоюзна конференція по термодинаміці полімерних сполук (Куйбишев, 1985 р.); VІІ Всесоюзна конференція по старінню і стабілізації полімерів (Казань, 1985 р.); IX Всесоюзна нарада по термічному аналізу (Ужгород, 1985 р.); Республіканська науково-технічна конференція "Досвід використання композиційних матеріалів у сільськогосподарському машинобудуванні" (Київ, 1985 р.); Республіканська науково-технічна конференція "Розробка методів виготовлення натуральних виробів з композиційних матеріалів підвищеної міцності і надійності" (Львів, 1985 р.); Республіканська науково-технічна конференція "Економія матеріальних ресурсів і підвищення якості виробів та конструкцій на основі використання нових полімерних матеріалів" (Київ, 1985 р.); Уральська зональна конференція "Використання композиційних матеріалів на полімерній та металічній матриці" (Уфа, 1985 р.); Республіканська науково-технічна конференція "Полімерні матеріали у машинобудуванні" (Устинов, 1986 р.); Республіканська конференція "Удосконалення розрахункових експериментальних методів і дослідження фізичних процесів" (Миколаїв, 1986 р.); ІІІ Всесоюзна конференція "Композиційні полімерні матеріали. Властивості, виробництво, використання (Москва, 1987 р.); школа-семінар "Захисні металічні і неметалічні покриття" (Євпаторія, 1993 р.); IX Міжнародна конференція по механіці композитних матеріалів (Рига, 1993 р.); І Міжнародна конференція САМПЕ (Москва, 1994 р.); ІІ Московська конференція по композитам (Москва, 1994 р.); 45 Міжнародна виставка " BRUSSELS EUREKA'96" (Брюссель, 1996 р., медаль d'Or); Міжнародна конференція "Композиційні матеріали у високоефективних технологіях механозбірного виробництва (Алушта, 1997 р.); ІХ Спеціалізована виставка “Захист від корозії” (Санкт-Петербург, 2002р.); Міжнародна виставка “КОРОЗІЯ-2004” (Львів, 2004 р.); EXPO COATING 2004 (Москва 2004 р.); 4 Міжнародна спеціалізована виставка “ІнтерНафтоГаз2004” (Київ, 2004 р.),; ІV Хімічний форум у Санкт-Петербурзі “Технохімія” ( Санкт-Петербург, 2004р); XV Міжнародна Харбінська торгово-економічна ярмарка (КНР, м.Харбін, 2004р.); XI міжнародна виставка “Защита от коррозии - 2005” та VII Хімічний форум “Технохимия - 2005” ( Санкт-Петербург, 2005р), 4-та Міжнародна виставка і конференція “Покрытие и обработка поверхности” (Москва, 2007р.); Виставка “Промышленная окраска и защита от коррозии-2007” (Київ, 2007р.);VI Міжнародна виставка “Примус:Інтерфарба” (Київ, 2007р.); Міжнародна науково-практична конференція “Сучасні технології і матеріали для нанесення розмітки” (Херсон, 2007р.)

За основними результатами дисертації опубліковано 28 робіт, з яких 22 в провідних фахових виданнях, 29 патентів України, Росії та закордонних країн.

Структура та об'єм роботи. Дисертація складається зі вступу, шести розділів, висновків, містить 260 аркушів машинописного тексту, 26 таблиць, 81 рисунок, список літератури з 373 найменувань та додатки.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

полімерний покриття композиційний базальтовий

У вступі обґрунтовано актуальність проблеми, викладено мету і задачі дослідження і основні положення, що виносяться на захист, наукову новизну і практичне значення роботи.

У першому розділі проведено огляд наукових досягнень та подано аналіз факторів, які впливають на формування ПКМ, що складається з полімерної матриці і неорганічних наповнювачів; розглянуті роботи, які присвячені розробці товстоплівкових покриттів, фізико-хімічним процесам при взаємодії термопластичних та термореактивних полімерів зі скло- і базальтовим наповнювачем та адгезії покриття до підкладки. Вивчені властивості ПКМ, які залежать від хімічної природи полімерної матриці, типу, форми і розміщення наповнювача у матриці і властивостей міжфазних шарів. Значна увага приділена властивостям та модифікації полімерних матриць на основі епоксидних, поліефірних, епокси-фуранових смол і співполімерів на основі акрилатних мономерів, а також найбільш перспективним для товстоплівкових покриттів пластинчастим наповнювачам (тальк, слюда, графіт, алюмінієва пудра, скляна луска та ін.). Відмічено, що використання базальтових наповнювачів для полімерних покриттів мають несистематичний характер, а також, що елементарні волокна з базальту більш стійкі, ніж скляні, у розчинах сірчаної, азотної кислот, їдкого натру, йодистого калію та кухонної солі, крім того вони не руйнуються під дією сонячних випромінювань та вологи. В той же час наукові основи технології органічних захисних покриттів виникли порівняно недавно. Показано, що лакофарбові матеріали і покриття на їх основі є системами, які складаються з ряду компонентів, що впливають один на одного. У відповідності з аналізом фізико-хімічних основ та способів переробки ПКМ та нанесення товстоплівкових покриттів визначені мета і задачі цього дослідження. Зґясовано, що необхідним є комплексний підхід до вивчення різноманітних аспектів формування покриттів, визначення основних факторів, які найбільш ефективно впливають на фізико-хімічні процеси у міжфазній зоні і зумовлюють у першу чергу рівень адгезійної міцності. Поставлені завдання, які необхідно було вирішити для розвитку цього напрямку.

У другому розділі обґрунтовується вибір та надається характеристика об'єктів і методів дослідження. Для розробки полімерних матриць товстоплівкових покриттів використовували мономери, олігомери, метиловий і бутиловий ефір метакрилової кислоти, епоксидний олігомер ЕД-20, оліго-ефірепоксид Л-503, поліефірний олігомер (60% розчин олігодиетилен-глікольмалеінату в триетиленглікольдиметакрилаті ПН-609-21М), промислового виробництва. Використання олігомер-мономерних систем дало можливість створити полімерні матриці з різноманітними фізико-хімічними і технологічними властивостями. Для підвищення хімічної стійкості полімерних матриць використали перхлорвініловий полімер ПСХ-ЛС. Пероксид бензоїлу використано як ініціатор полімеризації, а діметиланілін і нафтенат кобальту як відновлювачі. Затвердіння епоксидної композиції проводили моноціанметилдіетилентриаміном і діціацетилдіетилентриаміном. Для створення композиційних полімерних матеріалів були використані наповнювачі з базальту (волокна та базальтова луска).

Розроблено за запропонованою нами технологією і використано для створення і дослідження властивостей товстоплівкових полімерних покриттів новий наповнювач з базальту, який складається з пласких частинок - базальтової луски (БЛ), що піддається термічній обробці - активації у визначеному інтервалі температур. Активована базальтова луска (АБЛ) золотисто-червоного кольору маює товщину 3 мкм, поперечні розміри 25-3000 мкм, питому вагу 3 г/см³ , кислотостійкість при 100°С: у 2н розчині НС1 - 92%, у 2н розчині H₂SO₄ - 98%, у 2н розчині NaOH - 96%, теплопровідність 42,83 мВт/(мК). Для виготовлення виробів спеціального призначення застосовуються базальтові волокна. Вибір базальту для отримання луски та волокна пояснюється значно меншими енерго- і трудовитратами при отриманні розплаву порівняно з гранітом та іншими мінералами, підвищеними фізико-механічними характеристиками кінцевого продукту.

Основні експериментальні результати отримано із застосуванням сучасних фізичних, реологічних, теплофізичних, фізико-хімічних та фізико-механічних методів: ІЧ-спектроскопії, електронної мікроскопії, рентгенівської фотоелектронної спектроскопії (РФЕС), електронного парамагнітного резонансу (ЕПР), диференціального термогравіметричного аналізу (ДТГА), вимірювання коефіцієнту теплопровідності, механо-динамічних вимірів, електрохімічного методу і визначення гідроабразивного зношування, антикорозійної стійкості, механічної довговічності.

Нанесення покриттів та одержання ПКМ матеріалів із застосуванням базальтового волокна і луски відбувалося із застосуванням сучасного обладнання, які входили до складу ліній, розроблених автором даної роботи.

Результати експериментів оброблені сучасним методом математичної статистики.

Третій розділ присвґячено фізико-хімічному обґрунтуванню методу отримання базальтового пластинчастого наповнювача і волокон, та виявленню закономірності впливу термомеханічних факторів на процеси, що відбуваються під час їх дії.

Вперше отримано базальтовий пластинчастий наповнювач (рис.1) з регульованими геометричними параметрами в залежності від температури струменя розплаву і частоти обертів турбінки. В цьому випадку були застосовані такі параметри, при яких одержували базальтову луску розміром від 25 до 4 мкм товщиною 2-3 мкм.

В структурі базальту є нерівноважні хімічноактивні фази, зокрема FeO, поверхня яких активно адсорбує газоподібні домішки, атмосферну вологу. У звґязку з тим, що FeO, який знаходиться у базальті, перетворюється під дією води на Fe₂O₃, під час експлуатації полімерних покриттів, наповнених початковими неактивованими базальтовими частинками (БЛ), буде відбуватися поступовий перехід FeO Fe₂O₃, що викликатиме зниження компактності захисних покриттів та їх завчасне зношування.

З метою створення нового пластинчастого наповнювача з базальту з високою хім-, водо-, абразивостійкістю і поверхневими активними центрами для надстійких товстоплівкових полімерних покриттів бар'єрного типу було проведено комплекс досліджень, що включає вивчення процесів отримання наповнювачів певної форми та дисперсності, термоактивації базальтових пластинчастих частинок і з'ясування можливості регулювання їх властивостей.

ІЧ-спектроскопічними дослідженнями встановлено, що при тєрмоактивації пластинчастих частинок з базальту відбуваються два процеси, які визначають його подальші фізико-хімічні властивості: частковий перехід від склоподібного стану до кристалічного кремнійкисневого каркасу і заміщення атомів кремнію іонами металів з утворенням хімічних зв'язків. Енергія активації, необхідна для цього переходу, зв'язана зі швидкістю зростання температури співвідношенням Е= -2.19·R·(d lgв)/(1/T), де в- швидкість зростання температури, Т-температура піка, R- універсальна газова константа.

Термоактивація сприяє повному переходові FeO > Fe₂O₃ . При цьому практично завершується процес дегідратування поверхні і, таким чином, виникають координаційно ненасичені центри. При термоактивації відбуваються процеси кристалізації, які супроводжуються розпадом твердого розчину MgSiO₃-FeSiO₃ і 2CaO-FeO-2SiO₂, що проявляється у збільшенні концентрації Sі , виділяється вюстит FеО, у якого вакантні місця ґратки заповнюються іонами кисню і тризарядного заліза.

Оксиди заліза у природних сполуках, в основному, мають змінний склад і в залежності від складу і структури можуть бути парамагнетиками (б-Fe₂O₃ - гематит) і феромагнетиками (г- Fe₂O₃- магнетит), співвідношення яких можна контролювати за допомогою ЕПР-спектрів.

Для вихідних базальтових частинок спостерігається слабка за інтенсивністю єдина дещо асиметрична лінія ЕПР у межах магнітних полів Но=330 мТл з g-фактором, близьким за значенням до 2,0, і шириною ДН=65-70 мТл (рис.2). Термоактивація базальтових частинок сприяє розширенню цієї лінії до ДН~80 мТл, збільшенню інтенсивності спектра у 200 разів, що свідчить про зростання загальної концентрації парамагнітних центрів, яка сягає 6*10¹⁹ спінсм^-3. Підвищення інтенсивності сигналу ЕПР вказує на збільшення вмісту парамагнітної складової в об'ємі зразка. Парамагнітні центри у активованого базальту з'являються завдяки утворенню координаційно ненасичених атомів заліза при доокисненні його сполук під час термоактивації частинок базальту. Ці центри сприяють підвищенню хімічної активності поверхні базальту внаслідок наявності неспарених електронів. Зростання числа цих центрів проявляється у збільшенні інтенсивності ліній ЕПР у 200 разів.

За допомогою електронномікроскопічних досліджень, якісного аналізу сканування зондом впоперек пластини і кількісного аналізу на локальних ділянках зразка на різних відстанях від краю пластинчастої частинки встановлено, що для вихідних базальтових частинок (рис.3,а) характерним є рівномірний розподіл атомів АІ, Fе і Са по полю і перетину частинки. Для активованих частинок спостерігається неоднорідний розподіл атомів АІ, Fе і Са в об'ємі і на поверхні (рис.3,б). На поверхні частинок виявлено тонкі шари фаз, для яких характерним є підвищення вмісту АІ, Fе і Са.

Отримані активовані базальтові частинки, які використовуються як наповнювач полімерів, завдяки присутності на поверхні координаційно ненасичених атомів Fе і АІ істотно змінюють фізико-хімічні процеси, що відбуваються на межі поділу фаз полімер - наповнювач.

Властивості АБЛ і БЛ залежні від активності і концентрації кислотно-основних центрів на їх поверхні. Для кількісної оцінки поверхневих властивостей базальтових частинок до і після термоокиснювальної реакції досліджено їх кислотно-основні центри за ступенем адсорбції кольорових індикаторів з різними показниками константи дисоціації (рКа): (орто-нітроанілін, рКа= -0,29; метиловий червоний, рКа=+4,8; феноловий червоний, рКа=+8,0; нільський блакитний, рКа=+10,5 (табл.1). Адсорбцію індикатора на активних центрах твердої фази розраховували по формулі A=pKa·q, де А- адсорбція, q- кількість активних центрів. Результати показують, що термообробка базальтових частинок зменшує на чотири порядки концентрації основних Брендовських центрів з рКа=+10,5 і у 4-5 разів - основних Льюїсівських центрів з рКа= -0,29. Таким чином АБЛ стала більш стійка до кислот.

Завдяки упорядкуванню структури при активації і виникненню ділянок з кристалічною фазою вологопоглинання АБЛ зменшується у 8 разів у порівнянні з початковими базальтовими частинками, стійкість до лугу і кислоти підвищується у 13 разів, що важливо для захисних покриттів, які функціонують в умовах посиленої корозії. Змінюючи дисперсність АБЛ у полімерному матеріалі, можна регулювати його вологопоглинання.

Таблиця 1. Концентрація кислотно-основних центрів базальтових частинок

Тип частинок (дисперсність, мкм)	Концентрація основних центрів ns, см-2 з рКа
	-0,29	+5,0	+8,0	+10,5
БЛ (800-500)	1,3	5,3	9,1	59,1
АБЛ (800-500)	0,27	16,5	5,3	0,0034
АБЛ (100-63)	0,38	33,3	2,6	0,0038

Результати проведених досліджень дали змогу встановити закономірності термоактивації пластинчатих базальтових частинок і отримати новий наповнювач з високою водо-, хім-, абразивостійкістю зі значною кількістю активних центрів на поверхні.

Полімерними зв'язуючими, з урахуванням достатньо широкого спектру вимог до покриттів бар'єрного типу, вибрані реакційноздатні низьковґязкі з високою змочувальною здібністю епоксидні, поліефірні олігомери і акрилатні мономери, які найбільш задовольняють вимоги товстоплівкових покриттів та виробів з ПКМ, а також ті, що мають можливість хімічної модифікації.

При розробці полімерних зв'язуючих для товстоплівкових покриттів використані методи хімічної модифікації реакційно здібними олігомерами. Хімічна модифікація дозволяє регулювати у широкому діапазоні важливі для товстоплівкових покриттів технологічні властивості: в'язкість, змочуваність, просочування, час “життя”, а також підвищувати хімічну стійкість, термостійкість, адгезійну здатність та інші властивості.

Для оцінки умов формування полімерної композиції визначалися залежності вязкості від ступеня наповнення, температури та градієнту швидкості.

Показано, що розмір частинок також впливає на реологічні властивості суміші. Так, при однаковому наповненні (20 мас.%) реологічні криві різним чином реагують на максимальний розмір частинок. Більш сильний вплив справляють частинки розміром 20мкм, тому що вони мають меншу анізодіаметричність.

В'язкість олігомер-мономерної системи VMX вимірювали ротаційним віскозиметром “Реотест-2” з робочим вузлом циліндр-циліндр. Використано вимірювальний циліндр Н з константою 3,03 Па.

В'язкість наповнених полімерних систем ПКМ описуєтся рівнянням:

,

де ц - доля наповнювача; S - питома поверхня наповнювача, м²; k - кількість полімеру, адсорбованого 1 м² поверхні наповнювача (для АБЛ при 0,158 ?ц?0,220, К=3,4); S для дисперсності 20мкм рівна 0,038 м²/г, для 300 мкм - 0,035 м²/г.

Практичний інтерес викликає опис в'язкості системи розробленого ПКМ з АБЛ наповненням (наприклад 20 мас.%), які мають різний дисперсний склад та розподіл за максимальним розміром (наприклад частинок АБЛ з максимальним розміром 20 і 300мкм).

Для систем суміші ПКМ і АБЛ з різною долею наповнення (20, 30 і 50 мас.%), також використовували рівняння Ейнштейна:

з =з₀(1/1 + К ц),

де К - коефіцієнт форми частинок наповнювача, який є функцією співвідношення L/D; L - більша довжина еліпсоїдної частинки, D - відповідно менша.

Показано, що залежність з від з₀ для рідких полімерів, що більше підходить до нашої системи, можливо також описати рівнянням:

з = з₀ (1+Кц/(1 - ц)),

де К= L/D.

Аналіз рівнянь, що описують залежність в'язкості від обємного вмісту наповнювача, свідчить про зв'язок вихідних параметрів покриття з технологічним режимом його отримання і нанесення.

Полімерам та співполімерам ефірів акрилової та метакрилової кислот властиві висока атмосферостійкість, хімічна стійкість і довговічність. Тому основним інгредієнтом для акрилатного матеріалу вибрано метиловий ефір метакрилової кислоти (ММА).

Приймаючи до уваги реакції, які можливі при взаємодії активних центрів АБЛ з мономерами, олігомерами і функціональними групами полімерів, здійснено вибір інгредієнтів для зв'язуючих у композиції.

До складу акрилатної композиції, окрім ММА входять: полібутилметакрилат (ПБМА), хлорований поліхлордивініл (ПСХ-ЛС), дифенілметандіізоціанат (ПІЦ-Д), перекис бензоїлу (ПБ), диметиланілін (ДМА).

Перхлорвінілова смола ПСХ-ЛС виступає як кислотостійка добавка, підвищує хімстійкість полімерного покриття. Збільшення концентрації добавки, що містить галоїд, від 0,5 до 15% веде до збільшення адгезійної і когезійної міцності, еластичності, ударної в'язкості, зменшення водопоглинання і внутрішніх напруг.

Товстоплівкові покриття, основою яких є акрилатні складові, названі покриттями групи “ВІЕМЕКС” (VMX) (вініловий ефір метакрилової кислоти як основа цих композицій).

Основою поліефірних композицій частіше за все використовують олігомер ПН-1, що являє собою стирольний розчин полідіетиленглікольмалеінфталатного олігомера. Для дослідження вибрали безстирольний олігомер ПН-609-21М, який отверджується за допомогою окиснювально-відновлювальної ініціїруючої системи “пероксид метилетилкетона-нафтенат кобальту”.

Склад нафтобензостійкої композиції, під назвою “ВІКОНТ”, захищений патентами.

Для захисту хімічних ємностей і трубопроводів під час транспортування і зберігання органічних розчинників, ізооктана, толуолу, ксилолу, нами розроблено покриття на основі епоксидних олігомерів, завдяки можливості їх модифікації 2-фурилальдегідом (фурфурол). Модифікована епоксидна композиція захищена патентами під назвою “ЕЛВІ”.

Наукові основи, які були застосовані при виготовленні та активації базальтової луски, використовувались і для одержання базальтових волокон. Технології виготовлення таких волокон аналогічні схемам для отримання скляних волокон.

Однією з областей використання базальтових волокон є виготовлення базальтопластикових труб методом намотування. Технологічна схема їх виробництва приведена на рис. 4:

Вплив обробки базальтових волокон поверхнево активними реактивами (ПАР) показано на фрактограммах ПКМ (рис.5). ПАР, синтезовані в Інституті високомолекулярних сполук НАН України (олігоуретан-семікарбазіди (К-502; К-2120) і олігоуретандіетилліл-аміноетанол-дихлорід (Ал-1000) з аллільними групами на кінці), використовувались для модифікації поверхні базальтового волокна. Необроблені волокна недостатньо змочені зв'язуючим, тому щільний контакт волокна із зв'язуючим відсутній. На поверхні модифікованого базальтового волокна присутні напливи зв'язуючего. Контакт досить щільний і однорідний. Розпад з'єднання зв'язуючого з базальтовим волокном набуває адгезійно-когезійного характеру, що свідчить про підвищення характеристик міцності ПКМ.

У четвертому розділі наведені результати по вивченню хімічної природи базальтового наповнювача, а також розглянуто процеси, які відбуваються на межі поділу фаз базальтовий наповнювач (волокно та АБЛ) - полімерна матриця і використовувались для одержання якісних ПКМ. Дослідженнями поверхні необробленого і обробленого замаслювачем базальтового волокна методом рентгенівської фотоелектронної спектроскопії (РФЕС) за допомогою приладу ЕС-2402 встановлено, що атомний склад поверхні базальтового волокна відрізняється від об'ємного, тобто концентрація алюмінію, заліза та кисню у поверхневому шарі більш висока, ніж у об'ємі, а концентрація кремнію нижча. Адсорбційну активність поверхні базальту можливо пояснити наявністю активних адсорбційних центрів, які вступають у специфічну взаємодію з реакційно здатними групами полімерних зв'язуючих.

Накопичення і орієнтація у адсорбційному шарі молекул і іонів ПАР - результат їх дифільності: на межі фаз дифільні молекули орієнтуються енергетично найбільш вигідно: гідрофільні - у бік полярної (зазвичай водної) фази, гідрофобні - у бік неполярної (газової чи вуглеводневої) фази.

Розроблені методи цілеспрямованого регулювання властивостей ПКМ, використані при створенні технології виготовлення експериментального зразка електродинамічного прискорювача ЕДП-11. Роль силового бандажу і корпусної електроізоляції виконує шар базальтового ПКМ.

Показано вплив складу ПКМ на їх електроізоляційні властивості. Базальтополімерний матеріал випробувано при максимальному струмі 540кА та лінійному навантаженні на електроди 3·10⁶ Н/м. Випробування підтвердили працездатність цього зразка, яка визначається збереженням його конструкційної цілісності і гальванічного контакту між металевим якорем і направляючими ЕДП.

Таким чином доведено, що базальтове волокно може бути використане як наповнювач в полімерних матеріалах для виготовлення силових конструкцій.

Для товстоплівкових покриттів доцільніше використовувати базальтовий наповнювач пластинчастої форми.

Для виявлення взаємозв'язку між технологічними експлуатаційними параметрами покриттів і процесами на межі поділу фаз проведено реологічні дослідження, які дозволяють оцінити вплив фракційного складу АБЛ на технологічні і експлуатаційні властивості ПКМ. Досліджено вплив дисперсності фракції і концентрації базальтового пластинчастого наповнювача на молекулярну рухливість і релаксаційні процеси, на зміну теплофізичних характеристик (ТФХ) при твердненні епоксидного, поліефірного і акрилатного зв'язуючих.

Реологічні характеристики визначали на капілярному віскозиметрі КПВД-ІІ відповідно до прийнятої методики. Отримано результати, які показують, що для частинок з максимальним розміром 20 мкм характерним є однорідність за складом, більш розвинута поверхня, що при внесенні їх в полімер сприяє утворенню однорідного і щільного захисного покриття та більшій технологічності з точки зору його нанесення на поверхню.

Для покриття, котре містить АБЛ з максимальним розміром 300 мкм характерним є менша стабільність експлуатаційних та технологічних властивостей.

Результати дослідження зміни ТФХ у процесі полімеризації акрилатної композиції у присутності редокс-системи ДМА-ПБ представлені у табл.2.

Таблиця 2. Теплофізичні характеристики акрилатних композицій, що містять у якості пластинчастого наповнювача АБЛ.

Композиція	л, Вт/(м·К)	б·106, м2/с	Ср, МДж/(м3·К)	фж·10-3, с	фмакс·10-3, с	фтв·10-3, с
Ненаповнена	0,155	6,1	2,98	2,10	3,20	10,80
Наповнена АБЛ	0,182	10,2	1,98	2,10	3,05	6,60

л-теплопровідність, б-температуропровідність, С_р-об'ємна теплоємність, ф_ж-час життєздатності (точка гелеутворення), ф_макс-час максимуму ефекту полімеризації, ф_тв-час полімеризації.

Дані таблиці свідчать, що введення АБЛ не тільки підвищує температуропровідність на 49% і теплопровідність на 9%, а також скорочує тривалість екзотермічного процесу полімеризації у 1,6 рази. Можна припустити, що активований базальтовий наповнювач є співініціатором процесів полімеризації і тверднення полімерних систем. Координаційно ненасичені атоми заліза на поверхні частинок, які є центрами ініціювання полімеризації, сприяють прищепленню на поверхні АБЛ макромолекул синтезованого полімеру, що приводить до упорядкування структури і підвищує міцність міжфазного шару.

На прикладі епоксидної композиції, наповненої АБЛ, прослідковано вплив АБЛ на термостабільність композиції при високих температурах. При Т=150°С ненаповнена епоксидна композиція втрачає адгезійно-міцнісні властивості, а наповнена АБЛ за рахунок активованих центрів - має адгезійну міцність 30 МПа, що дає змогу збільшити довговічність епоксидних покриттів при більш високих температурах (наприклад, при 150°С).

Акрилатна композиція відзначається хімічною стійкістю до неорганічних кислот і лугів, але за своєю хімічною природою не має достатньої стійкості до високих температур. Вплив БЛ і АБЛ на температуру розм'якшення (Тр) і температуру склування (Тс) для акрилатної композиції визначається тим, що при збільшенні концентрації базальтових пластинчастих частинок величини Тс і Тр зростають, що пояснюється зменшенням конформаційного набору макромолекул і стеричним фактором. Це збільшення вище для ПКМ з АБЛ на 27%, що свідчить про більш високу абсорбційну взаємодію макромолекул олігомер-мономерної композиції з поверхнею наповнювача, яка спричиняє зменшення молекулярної рухливості макромолекул на межі розділу фаз.

Дослідженнями фізико-механічних характеристик ПКМ у залежності від складу полімерної матриці, концентрації і фракційного складу АБЛ показано, що з підвищенням вмісту АБЛ спостерігається збільшення коефі-цієнта теплопровідності (л) і зменшення коефіцієнта лінійного теплового розширення (б) для всіх досліджених полімерних матриць і всіх дисперсностей АБЛ.

Показано вплив фракційного складу наповнювача (рис.6). на формування фізико-механічних властивостей покриттів. Помітні зміни досліджених характеристик спостерігаються при використанні фракції АБЛ розміром до 315 мкм. Аналіз результатів досліджень показує, що максимальні фізико-механічні характеристики мають ПКМ на основі акрилатної матриці, наповненої АБЛ фракції 250/160 мкм, для поліефірної матриці з АБЛ фракції160/100 мкм.

Порівняльними дослідженнями сигналів ЕПР БЛ, АБЛ і полімеру, що містить АБЛ (рис.2), показано, що наповнений АБЛ полімер має інтенсивність сигналу ЕПР меншу на 30-40% у порівнянні з сигналом від АБЛ. Цей ефект приблизно однаковий для всього фракційного .складу від 100 до 2000 мкм. Встановлено також, що із зменшенням інтенсивності сумарної лінії ЕПР у заполімеризованих зразках її вигляд не змінюється, тобто внесок вузької і широкої лінії у сумарну інтенсивність не змінюється. Це свідчить про те, що у процесі полімеризації оксиди заліза, що знаходяться на поверхні активованих базальтових частинок і при активації базальтового наповнювача, набули парамагнітних і феромагнітних властивостей, які зумовлюють появу ліній ЕПР і ФМР, в однаковій мірі вступають у хімічну взаємодію з матрицею і олігомерними добавками, при цьому частково перетворюючись. Механо-динамічні і теплофізичні дослідження також підтверджують хімічну взаємодію АБЛ з полімерною матрицею, яка сприяє утворенню більш упорядкованої структури і значному зменшенню молекулярної рухливості кінетичних одиниць полімеру. Результати дослідження підтверджуються даними літературних джерел і показують, що використання у композиційних матеріалах і покриттях лускоподібних наповнювачів є самим ефективним і дозволяє у широких межах змінювати та цілеспрямовано регулювати властивості: міцність, адгезію, хім-, абразиво-, термо-, водо-, вібростійкість, стійкість до ультрафіолету, довговічність. Вірогідний механізм взаємодії поверхні базальту із різними полімерними матеріалами показано на рис. 7 і 8.

У п'ятому розділі викладені результати дослідження захисних властивостей базальтополімерних покриттів і прогнозування їх поведінки в умовах експлуатації.

Основним при розробці товстоплівкових полімерних покриттів бар'єрного типу на основі пластинчастого базальтового наповнювача є досягнення високих експлуатаційних характеристик та їх збереження на протязі довгоплинної експлуатації.

Важливим завданням даної роботи є розробка і вибір полімерних зв'язуючих для покриттів, оцінка їх властивостей за різноманітними показниками: термо- та теплостійкість, адгезійна міцність, електро- та теплопровідність, дифузійна проникність, терморозширення, хім- та водостійкість, протикорозійні властивості.

Відомо, що після введення наповнювачів у олігомерні системи змінюється їх вґязкість, яка впливає на формування товщини покриття, а також змінюється весь комплекс адгезійно-міцносних і захисних властивостей покриття. Існує кілька рівнянь, що описують зміну вґязкості наповнених полімерних та олігомерних дисперсних систем. Для даних систем, як вважає Мейсон із співробітниками, кращу відповідність між теоретичними і експериментальними значеннями вґязкості при степені обґємного наповнювача до 0,25 отримано при використанні рівняння Гута-Смолвуда:

...