Введение к работе
Актуальность темы. В современных условиях возрастает роль полимерных композиционных материалов (ПКМ) для всех областей народного хозяйства. Полимерные материалы - это самостоятельный вид материалов, обладающий ценным комплексом свойств. Для удовлетворения растущих потребностей разрабатываются новые технологии и новые полимерные материалы с требуемым комплексом свойств. В силу этого цель и задачи данной работы являются актуальными.
В армированных полимерных композиционных материалах реализованы высокие упруго-прочностные свойства различных волокон. По сочетанию прочности и модуля упругости армированные ПКМ с однонаправленной ориентацией волокон существенно превосходят все современные металлические конструкционные материалы.
При создании полимерных композиционных материалов одной из важнейших задач является выбор и разработка полимерной матрицы (связующего), которая должна обеспечивать достижение максимальных прочностных характеристик композита и удовлетворять определенным технологическим и эксплуатационным требованиям.
Для изготовления армированных ПКМ традиционно используются эпоксидные олигомеры, ненасыщенные полиэфиры, мочевино- и феноло-формальдегидные смолы. Их преимущества: сравнительно низкая стоимость исходного сырья, хорошие технологические свойства (низкая вязкость, невысокая температура отверждения), хорошая адгезия к волокнам, возможность модификации с целью повышения эксплуатационных характеристик. К основным недостаткам реактогаюстов можно отнести хрупкость, низкую ударную прочность, ограниченную жизнеспособность пре-прегов на их основе, а также трудность их переработки.
Целью работы является разработка полимерных композиционных материалов с регулируемым комплексом эксплуатационных свойств на основе смеси термореактивных смол.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи: изучить влияние слоевого нанесения анилино-феноло-формальдегидной смолы на свойства получаемых ПКМ;
изучить влияния слоевого нанесения эпоксидной и анилино-фенолоформальдегидной смол на свойства получаемых ПКМ;
изучить влияния слоевого нанесения полиэфирной и анилино-фенолоформальдегидной смол на свойства получаемых ПКМ;
исследовать кинетику и механизм отверждения смеси термореактивных смол;
отработать рациональный технологический режим магнитных обработок при использовании СНК;
исследовать влияние различных волокнистых наполнителей на свойстваПКМ; .— —-__
- разработать рациональный технологический режим получения
ПКМ на основе сополимеров трех термореактивных смол.
Научная новизна работы состоит в следующем: -впервые изучено влияние последовательности нанесения слоев связующего на основные характеристики армированных ПКМ;
впервые изучена кинетика отверждения и свойства тройного сополимера (эпоксидная смола марки ЭД-20, полиэфирная смола марки ПН-15, анилино-фенолоформальдегидная смола марки СФ-342А);
впервые использовано слоевое нанесение компонентов в применении к указанному тройному сополимеру.
Практическая значимость работы заключается в том, что применение смолы СФ-342А в качестве отвердителя полиэфирной смолы ПН-15 позволило удешевить получаемый продукт по сравнению с материалом при использовании традиционной отверждающей системы. Сочетание эффективного приема физической модификации со слоевым нанесением компонентов и подбором состава связующего позволяет гибко регулировать допустимый срок хранения препрегов и свойства получаемых материалов. Запатентован новый материал на основе полиэфирной смолы.
На защиту выносятся следующие положения:
сравнение физических способов модификации полимерных композиционных материалов по их эффективности и энергоемкости;
кинетические характеристики отверждения трехкомпонентных смесей смол ЭД-20, ПН-15 и СФ-342А;
результаты исследования влияния магнитной обработки на комплекс физико-механических свойств ПКМ;
результаты влияния различных способов пропитки наполнителей на физико-механические свойства ПКМ;
основы технологии ПКМ на основе сополимера трех термореактивных смол.
Достоверность и обоснованность результатов базируется на достаточном объеме выполненных экспериментов, подтверждена анализом теоретических и экспериментальных данных, результатами анализа полученных продуктов, статистической обработкой результатов, использованием различных взаимодополняющих методов исследования (ИК-спектро-скопии, электронной сканирующей микроскопии, золь-гель анализа и др.), метрологическим обеспечением экспериментов.
Апробация результатов работы. Результаты доложены на международных и всероссийских научных конференциях "Синтез, исследование свойств, модификация и переработка высокомолекулярных соединений" (Казань, 2001), "Композит-2001" (Саратов, 2001), "Катализ в биотехнологии, химии и химических технологиях" (Тверь,2002), "Физико-химия процессов переработки полимеров" (Иваново, 2002), на научных семинарах кафедры "Химическая технология" Технологического института СГТУ.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 печатных работ, в том числе 2 статьи в центральной печати, 1 статья в сборнике статей по материалам конференций, заявка на патент.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, семи глав, выводов и списка использованной литературы, включающего 77 источников, изложена на 115 страницах, содержит 14 рисунков и 14 таблиц.
Похожие диссертации на Принципы технологии полимерных композиционных материалов из термореактивных смол
