Полімерні композитні матеріали з використанням графіту

Графітові порошки широко використовуються в полімерних композитах, окремо або в поєднанні з армуючими волокнами, а також у різних неорганічних наповнювачах і сумішах, наприклад, зі слюдою, тальком. Такі композитні матеріали з графітом включають в себе властивості сухого ковзання, ущільнення (які важливі в автомобільних і мікро-механічних запасних частинах і комплектуючих).

Властивості графіту, які сприяють його використання полімерних композитних матеріалах:

• низький коефіцієнт тертя за рахунок лускатої структури графіту в складі композита особливо на зовнішніх частинах твердої речовини композитного матеріалу (зменшує тертя);

• тенденція до утворення плівки переходу на сполученої поверхні (допомагає у зниження зношення, зокрема, коли графіт застосовується у виробництві у якості дисперсії на водній основі);

• висока теплопровідність (зменшується підвищення температури при терті);

• електропровідність (запобігає накопиченню статичного заряду, який може бути проблемою в деяких випадках);

• хімічно інертний (використовується у поєднанні з активними речовинами і в агресивних середовищах);

• висока термічна стабільність (на користь використання в умовах високих температур, наприклад, поліімида де графітові композити можуть бути використані до 350 ° C).

Композитними матеріалами з використанням графіту, є наприклад полістирол і поліамід.

У випадку полістиролу, додавання високої чистоти кристалічного графіту призводить до зниження тертя і інтенсивності зношування. У поліаміді додавання графіту знижується коефіцієнт тертя, але викликає збільшення швидкості зносу, але з використанням графіту порошку з розміром часток дрібніше, виходить кращий результат. У разі низької щільності поліетилену і поліпропілену, введення графіту викликає збільшення тертя і зносу, але дані показники залежать від вибору розміру частинок.

Вважається, що збільшення зношення полімерних композитних матеріалів пов'язані з силою зчеплення на поверхні полімеру і графіту, який залежить від змочуваності порошку. Так само це може залежати від властивостей конкретного полімеру, площі поверхні графітового порошку до його об'єму і хімічної взаємодії поверхонь. Простіше кажучи, полістирол показує сильне з'єднання до поверхні графіту, в той час як поліолефіни показують слабке з'єднання. Міжфазне зчеплення зростає зі зменшенням розміру частинок графіту.

З цієї причини відносно тонкі порошки графіту (95% <15 мкм) рекомендується для термопластів. Термореактивні полімери набагато менш чутливі до наповнювачів і полімерних взаємодій. Так само можуть бути використані і більш грубі порошки графіту (як правило, 95% <75 мкм) в залежності від типу полімерного матеріалу. Для термопластів, в'язкість полімерного розплаву з графітомекструзії / формуванні, буде також залежати від розміру частинок графіту, які повинні відповідати технології. Площа поверхні частинок графіту так само сильно впливає на якість композитного матеріалу. Наприклад, надмірна крупність частинок графіту може призвести до утворення порожнин в кінцевих композитах, в результаті десорбції парів з гарячого розплаву.

Як правило, висока чистота графіту більш бажана, щоб мінімізувати знос і поліпшити властивості композитних матеріалів, хоча цей параметр може бути не пріоритетним, у присутності абразивних наповнювачів (скловолокна, вуглецевого волокна, окремих армуючих компонентів і добавок).