ХИМИЯ И ХИМИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ/1.Пластмассы, полимерные и синтетические материалы, каучуки, резино-технические изделия, шины и их производство.

Д.т.н. Арзамасцев С.В., к.т.н. Кадыкова Ю.А., асп. Чембуткина Д.А.

Энгельсский технологический институт (филиал) Саратовского государственного технического университета имени Гагарина Ю.А.

Анализ свойств измельченных базальта и базальтовой ваты –

перспективных наполнителей полимерных композитов

Широкое использование базальтовой ваты в качестве теплоизоляционного материала позволяет в значительной степени решить проблему энергосбережения как на промышленных, так и бытовых объектах. Несмотря на достаточно длительный срок службы базальтовой ваты, составляющий, по разным оценкам, от 10-15 до 40-60 лет, через некоторое время вопросы утилизации отработавшей срок базальтовой ваты (ОБВ) станут чрезвычайно актуальными.

Использование ОБВ в качестве наполнителя полимерной матрицы возможно только после ее измельчения. Характеристики измельченного природного базальта и ОБВ существенно различаются. Частицы ваты, вне зависимости от размеров, сохраняют игольчатую форму с размерами 2-12 мкм, а для базальта характерны частицы неправильной формы размером 0,5-3 мкм (рис. 1-2).

Рис. 1. Данные оптической микроскопии: а – базальтовая вата;

б – базальт; увеличение - 2000х

Рис. 2. Гранулометрический состав измельченных базальта (1) и ОБВ (2).

Таблица 1

Зависимость доли объема пор различного диаметра

от размера частиц наполнителя

Диаметр пор, нм	Доля объема пор, % при размере частиц наполнителя, мкм
	90 мкм	50 мкм
3-6 нм	~9	~22
6-10 нм	~11	~12
11-22 нм	~19	~19
22-40 нм	~17	~15
40-100 нм	~44	~32

Определение площади удельной поверхности и пористости частиц измельченной ОБВ на анализаторе Quantachrome NOVA показало, что частицы измельченной ОБВ размером около 90 мкм имеют удельную поверхность 1,6 м²/г, а частицы размером около 50 мкм – 2,7 м²/г. С уменьшением размера частиц наполнителя возрастает как объем пор с 0,004 до 0,005 см³/г, так и площадь поверхности пор с 0,78 до 1,79 м²/г. Изменяется и доля пор различного диаметра (табл. 1). Существенно возрастает количество пор малого диаметра 3-6 нм, в то время как количество пор диаметром 40-100 нм уменьшается.

Удельные поверхности измельченных базальта и ОБВ, независимо от степени измельчения, существенно различаются (табл. 2).

Таблица 2

Площади удельной поверхности частиц базальтового наполнителя,

определенные многоточечным методом Брунауэра-Эммета-Тейлора

Наполнитель	Удельная поверхность частиц, м^2/г	Коэффициент корреляции определения удельной поверхности
Базальтовая вата с размером частиц 50-90 мкм	1,57	0,998
Базальтовая вата с размером частиц менее 50 мкм	2,74	0,999
Базальт с размером частиц 50-90 мкм	8,98	0,999
Базальт с размером частиц менее 50 мкм	9,18	0,999

Таким образом, несмотря на существенно большую удельную поверхность и пористость измельченного природного базальта, обеспечивающую за счет этого лучшее взаимодействие в системе «полимерная матрица – наполнитель», перспективным представляется использование и измельченной ОБВ, поскольку игольчатая форма ее частиц позволяет получать композиты с высокими прочностными характеристиками за счет эффекта микроармирования, что нашло экспериментальное подтверждение в проведенных в дальнейшем исследованиях.