СОЗДАНИЕ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИТОВ С МИНЕРАЛЬНЫМИ НАПОЛНИТЕЛЯМИ (2025)
Введение. В настоящее время развитие науки и техники требует создания новых полимерных композитов с высокими техническими характеристиками для различных отраслей промышленности. Одним из основных способов повышения физико-технических характеристик полимерных композитов на основе термоэластопластов является использование природных наполнителей. В Кыргызской Республике особый интерес вызывает использование мелкодисперсных минеральных наполнителей, извлекаемых из местных природных ресурсов. Минералы и горные породы этого региона характеризуются высокой доступностью, обширными запасами и разнообразием свойств. Накопленный опыт исследований и практического применения открывает перспективы использования этих материалов для создания полимерных композитов с уникальными характеристиками. Это открывает новые возможности для использования кавитационного процесса в различных промышленных установках, включая измельчение материалов. Методы и материалы. Разработана экспериментальная гидрокавитационная мельница для получения тонкоизмельченных порошков из минералов и горных пород, предназначенных для использования в качестве наполнителей в полимерных композитах. Физико-химические свойства полимерных композитов и их сырьевого состава исследовались с применением современных приборов и оборудования. Приведены фракционный состав и физико-технические характеристики некоторых минералов и горных пород, используемых для получения активных наполнителей для полимерных композитов. Результаты. Фракционный состав измельченных наполнителей с размером частиц менее 0,31 мм распределен следующим образом: тонкоизмельченный базальт - 7,3%, волластонит - 44,6%, мраморная пыль - 50,26%, порошок из бурого угля - 47,56%. Анализ показывает, что среди исследуемых наполнителей тонкоизмельченный базальт содержит наименьшее количество мелких фракций, что обусловлено его высокой твердостью по сравнению с другими минералами, такими как волластонит, мрамор и уголь. Проведение физико-механических исследований полученных полимерных композитов показало, что при добавлении тонкоизмельченного базальта наблюдается неравномерное распределение базальтового порошка в полимерной матрице, что приводит к снижению прочностных характеристик композита. Поэтому для получения более прочного материала требуется измельчение минералов и горных пород до уровня микрочастиц с использованием кавитационного эффекта. С этой целью создана лабораторная мельница, работающая на основе кавитационного эффекта. На разработанной гидрокавитационной мельнице были получены наполнители на уровне микро- и наночастиц. Определены физико-технические характеристики полимерных композитов с добавками полученных нанонаполнителей. Прочность на сжатие композитов с минеральными наполнителями (фракция менее 0,31 мм, содержание волластонитового наполнителя в композите - 25,2%) составила 5,47 МПа, с базальтовым наполнителем - 5,2 МПа, а с кожевенным порошком (пылью) - 4,25 МПа. Прочность на сжатие композита с добавлением угольного наполнителя (13,2%) составила 4,2 МПа. Введение до 14,2% минеральных наполнителей в состав композита повышает его теплостойкость: при добавлении базальтового наполнителя - до 106 °C, а волластонитового - до 114 °C. Заключение. Исследован фракционный состав минеральных наполнителей на основе неорганического сырья для использования их в создании полимерных композитов. Создана гидрокавитационная мельница, и разработан метод переработки наполнителей из минералов и горных пород. Были получены новые полимерные композиты с добавками базальта, волластонита, мрамора и отходов кожевенной промышленности. Проведены исследования физико-технических характеристик этих полимерных композитов в зависимости от содержания наполнителей, таких как базальт, волластонит, мрамор и отходы кожевенной промышленности.