Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Информационный анализ
1.1. Отверждение эпоксидных смол в присутствии различных классов отвердителей
1.2. Поведение эпоксидных полимеров при пиролизе и горении. Механизмы снижения горючести замедлителями горения различной химической природы
1.3. Модифицированные эпоксидные полимеры
Глава 2. Объекты и методы исследования
2.1. Объекты исследования
2.2. Методы исследования
Глава 3. Выбор пластификаторов и отвердителей эпоксидных полимеров, обеспечивающих создание пожаробезопасных материалов с высокими механическими свойствами
3.1. Выбор типа и количества отвердителя
3.2. Выбор типа и количества пластификатора
Глава 4. Направленное регулирование свойств эпоксидных композитов с применением методов физической модификации и полититанатов калия - в качестве модифицирующей добавки и наполнителя
Глава 5. Использование полифосфата аммония в качестве наполнителя полифункционального действия для эпоксидного полимера
Глава 6. Технологические схемы получения эпоксидных композиций для покрытий и армированных композиционных материалов. Технико-экономическая эффективность разработок .
6.1. Технологические схемы получения эпоксидных композиций для покрытий и армированных композиционных материалов
6.2. Технико-экономическая эффективность разработок
Выводы
Список литературы
- Поведение эпоксидных полимеров при пиролизе и горении. Механизмы снижения горючести замедлителями горения различной химической природы
- Методы исследования
- Выбор типа и количества пластификатора
- Технико-экономическая эффективность разработок
Введение к работе
Актуальность темы. С каждым годом объем мирового производства и потребления всех видов полимеров возрастает. Среди полимеров достаточно широко применяются термореактивные полимеры, например эпоксидные смолы. Эпоксидные смолы впервые были синтезированы более 50 лет назад, но по-прежнему являются одними из важнейших видов синтетических смол благодаря ценным технологическим и эксплуатационным свойствам и разнообразию областей применения материалов на их основе. Они используются в качестве как электроизоляционных компаундов, лакокрасочных материалов и порошковых красок, так и связующих для композиционных материалов, применяемых для изготовления изделий различного функционального назначения.
Для эпоксидных полимеров вследствие наличия в них реакционноспособ-ных гидроксильных и эпоксидных групп возможна их модификация с получением материалов с высокими показателями физико-механических свойств, что по-прежнему обеспечивает их перспективность среди других органических высокомолекулярных веществ.
Вместе с тем эпоксидные смолы имеют недостатки, наиболее существенными из которых являются жесткость и высокая горючесть. Выбор эффективных методов устранения данных недостатков предопределяет цель работы.
Несмотря на огромное количество работ, посвященных снижению пожарной опасности эпоксидных полимеров, эта проблема и до настоящего времени остается актуальной. Одновременно со снижением горючести эпоксидных полимеров необходимо решить еще одну задачу, связанную с повышением уровня эксплуатационных характеристик эпоксидных композитов различного функционального назначения.
В связи с этим исследования, направленные на создание пожаробезопасных эпоксидных композитов с повышенным комплексом эксплуатационных свойств, являются актуальными.
Исследования поддержаны грантом «Участники школы молодых ученых и программы УМНИК» (Саратов, 2013).
Цель работы: рецептурная модификация эпоксидных составов при создании пожаробезопасных композитов многоцелевого назначения и выбор эффективных химических и физических методов их активации, обеспечивающих высокий комплекс эксплуатационных свойств.
Достижение поставленной цели потребовало решения следующих задач:
-
Выбор и исследование свойств компонентов и оценка их влияния на струк-турообразование, структуру и свойства эпоксидных композиций.
-
Определение взаимодействия компонентов в составе композиции.
-
Комплексная оценка свойств наполнителей и модифицирующих добавок и исследование их влияния на параметры кинетики отверждения и физико-химические и физико-механические свойства эпоксидного полимера.
-
Выбор эффективного метода совмещения компонентов эпоксидной композиции.
Научная новизна работы заключается в том, что:
-
Доказано влияние низкомолекулярного полиамида (ПО-300), используемого в качестве отвердителя, и пластификаторов на изменение структуры эпоксидного полимера, выразившееся в снижении жесткости отвержденного состава и повышении в 3-4 раза устойчивости к динамическому изгибу (удару) при рациональном содержании ПО-300 в количестве 40 масс.ч.
-
Установлено влияние пластификаторов комплексного действия на процессы пиролиза эпоксидного полимера в конденсированной и газовой фазах, что доказывается: увеличением выхода карбонизованных структур с 40 до 55 % масс., снижением выхода летучих продуктов пиролиза, изменением структуры и свойств кокса, обеспечивающих повышение его теплозащитных свойств (температура на противоположной от нагрева стороне образца снижается со 150 до 114 0С), уменьшением скоростей пиролиза и потерь массы как при низкоскоростном, так и при высокоскоростном пиролизе.
-
Определено наличие химического взаимодействия между пластификаторами (ТХЭФ и ТКФ) и эпоксидной матрицей и доказано их влияние на структуру и свойства эпоксидного полимера.
-
Доказано, что модификация поверхности полититаната калия (ПТК) -аминопропилтриэтоксисиланом (АГМ-9) изменяет дисперсность и полидисперсность ПТК, повышает удельную поверхность с 8,3 до 22,8 м2/г и равномерность его распределения в матрице, что одновременно с установленным участием аминогрупп АГМ-9 в формировании сетчатой структуры в процессе отверждения эпоксидного олигомера обеспечивает повышение физико-механических свойств эпоксидных композитов.
-
Введение малых добавок (0,1 масс.ч.) исходного и модифицированного АГМ-9 ПТК изменяет параметры кинетики отверждения эпоксидного оли-гомера, обеспечивая повышение жизнеспособности за счет увеличения времени гелеобразования с 22 до 60 минут, время отверждения возрастает с 41 до 87 минут, повышается комплекс эксплуатационных свойств.
Практическая значимость заключается в разработке эпоксидных составов, применяемых в качестве связующего при изготовлении деталей и изделий, отвечающих требованиям многих отраслей промышленности, в частности транспортного машиностроения, строительства, приборостроения и других, а также использование данных составов в качестве огнезащитных покрытий по металлам и древесине.
Предложены технология и определены технологические параметры подготовки составов к переработке и технологическая схема нанесения огнестойкого покрытия на древесину и металлы. Практические результаты работы используются в учебном процессе подготовки специалистов по специальности «Технология переработки пластмасс и эластомеров» и бакалавров и магистрантов направления «Химическая технология».
Достоверность и обоснованность научных положений, практических рекомендаций, обобщенных результатов и выводов подтверждается экспериментальными данными, полученными с применением комплекса независимых и 4
взаимодополняющих методов исследования и непротиворечивостью полученных научных положений с основами физико-химии полимеров и композитов.
Апробация результатов работы. Результаты работы докладывались на: Science, Technology and Higher Education: Materials of the International Research and Practice Conference (Canada, 2012), XXVI Международной конференции «Участники школы молодых ученых и программы УМНИК», VI Международной конференции «Полимерные материалы пониженной горючести» (Вологда, 2011), IV Международной научно-инновационной молодежной конференции «Современные твердофазные технологии: теория, практика и инновационный менеджмент» (Тамбов, 2012), Международной конференции «Композит-2013» «Перспективные полимерные композиционные материалы. Альтернативные технологии. Переработка. Применение. Экология» (Саратов, 2013).
Публикации. По теме диссертации опубликованы 36 научных работ, в том числе 7 статей в журналах, рекомендованных ВАК РФ.
Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, литературного обзора, методического раздела и 6 глав с обсуждением экспериментальных результатов, выводов, списка использованной литературы из 154 наименований и приложений.
Поведение эпоксидных полимеров при пиролизе и горении. Механизмы снижения горючести замедлителями горения различной химической природы
В зависимости от условий проведения процесса значение п изменяется от 1 до примерно 200 (с увеличением п вязкость олигомера возрастает).
Эпоксидные олигомеры относятся к простым полиэфирам с боковыми гидроксильными группами, число которых в молекуле соответствует коэффициенту п, и двумя концевыми эпоксидными группами [4, 9].
Эпоксидные смолы (олигомеры) - это низкомолекулярные линейные полимеры, характеризующиеся сравнительно невысокими физико-механическими свойствами.
Для того, чтобы придать эпоксидным олигомерам ценные эксплуатационные свойства - проводят их отверждение, то есть создают в них трехмерную пространственно-сшитую структуру, что может быть достигнуто при введении отвердителей или катализаторов, которые обеспечивают, в определенных условиях, образование трехмерной сетчатой структуры с химическими связями между макромолекулами. Эпоксидные смолы, в отличие от других смол (фенольных, ненасыщенных полиэфирных, акриловых), обладают рядом уникальных свойств, таких как - малая усадка, высокие значения адгезионной и когезионнои прочности, химическая стойкость к действию различных агрессивных сред, атмосферостойкость, достаточно высокие физико-механические показатели, хорошая окрашиваемость и совмещаемость с другими полимерами, а также характеризуются отсутствием при отверждении летучих веществ, обладают способностью отверждаться в широком интервале температур в слоях любой толщины [9-17].
Эпоксидные и гидроксильные группы, входящие в состав любого вида эпоксидного олигомера являются реакционноспособными, и отверждение олигомера происходит именно по этим реакционноспособным группам, поэтому процесс отверждения эпоксидных олигомеров независимо от их структуры имеет сходный характер. Процесс отверждения эпоксидных олигомеров можно производить с использованием различных классов неорганических, органических, а также элементоорганических соединений, количество которых в настоящее время составляет несколько сотен [13,20-31].
Применение различных типов отвердителей позволяет получать эпоксидные композиты с широким набором разнообразных физико-механических и физико-химических свойств - от эластичных до жестких, обладающих высокой прочностью, не теряющих своих прочностных показателей при длительном воздействии повышенных температур (до 200С и выше).
В зависимости от конкретного назначение эпоксидного полимера и условий, в которых он будет эксплуатироваться, проводят выбор того или иного типа отвердителя. При выборе отвердителя необходимо учитывать как свойства самого отвердителя (температура и продолжительность отверждения эпоксидного олигомера, жизнеспособность композиции и его токсичность), так и свойства получаемых эпоксидных полимеров (адгезия к различным материалам, диэлектрические характеристики, механическая прочность, теплостойкость, химическая стойкость и др.[32].
Различные отвердители могут вступать в химическое взаимодействие с эпоксидным олигомером с образованием трехмерной сетчатой структуры без нагревания или при нагревании, то есть быть отвердителями «холодного» или «горячего» отверждения, соответственно [33]. В настоящее время разработаны различные отверждающие системы для эпоксидных олигомеров, эффективные в широком интервале температур от О до 200 С. Все отвердители эпоксидных олигомеров по механизму действия можно разделить на две группы, рис. 1.1: 1) сшивающие отвердители, отверждающее действие которых основано на химическом взаимодействии функциональны групп отвердители и эпоксидного олигомера; 2) катализаторы, под действием которых осуществляется реакция полимеризации с раскрытием эпоксидного цикла и происходит образование трехмерной сетчатой структуры [9, 20, 22, 34].
В качестве сшивающих отвердителей применяют ди- и полифункциональные соединения с амино-, карбоксильными, ангидридными, изоцианатными, метильными и другими группами. Катализаторами процесса отверждения являются соединения, ускоряющие, в определенных условиях, реакцию миграционной сополимеризации гидроксильных и эпоксидных групп эпоксидного олигомера.
Ангидриды органических кислот, полиамины, полиамидные смолы способны отверждать эпоксидные олигомеры в результате полимеризации, а также кислоты Льюиса и их комплексы, содержащие свободные орбитали в наружной оболочки атома металла, присоединяются к атому кислорода, обладающему повышенной электронной плотностью и вызывают полимеризацию эпоксидных групп по ионно-координационному механизму [9, 35-38].
Благодаря тому, что эпоксидные группы имеют высокую химическую активность, в качестве отвердителей возможно использовать различные классы органических и неорганических соединений, но наиболее распространенными являются алифатические ди- и полиамины.
Методы исследования
В управлении качеством эпоксидных композиций важное значение имеет регулирование свойств олигомер-отвердитель [41]. Наиболее перспективным является процесс отверждения ЭС по механизму полимеризации имеющего ионную природу а-оксидного цикла. Для этого применяется смесь третичных аминов - 1,3,5-триметилгексагидро-1,3,5 триазинамуравьинокислого и МДчГ-тетраметил-диаминометан муравьинокислого, а также может быть использован третичный амин, который является кубовым остатком от производства 3-диметиламинопропанола (ЗДМАП), используемого при производстве лекарственных препаратов. Применение подобных отвердителей обеспечивает более мягкие условия протекания процесса отверждения. Полученные эпоксидные композиты характеризуются высокими прочностью и стойкостью к различным агрессивным средам и малой усадкой, что открывают широкие возможности применения данных отвердителей [42, 46].
В работе [43] рассматривается возможность использование в качестве отвердителя эпоксидного олигомера - дигидразина на основе изопрена, хорошо совмещающийся с эпоксидным олигомером при комнатной температуре. Это позволяет увеличить до 3 часов жизнеспособность композиции при комнатной температуре. Отверждение проводят в следующем режиме: 24 часа при 25 С, затем 2 часа при 80 С и 2 часа при 120С. Комплекс физико-механических свойств эпоксидных композитов, отвержденных дигидразином, выше, чем при отверждении ПЭПА [43]. 12-вольфрамофосфаты Зё-переходных металлов (M15PW12O40, где Mij5 - двухвалентные Со, Си, Ni и т.д) являются новым классом неорганических соединений, способных отверждать диановые ЭО. Растворы 12-вольфрамофосфатов в воде или спирте хорошо совмещаются с эпоксидным олигомером при комнатной температуре. В зависимости от их количества, вводимого в эпоксидный олигомер, они катализируют процесс сшивки при 20 С или при 60-80 С. При введении 2-5 масс. ч. 12-вольфрамофосфата кобальта, меди - эпоксидный олигомер отверждается достаточно быстро, в течение 4-10 часов при 20С. Влияние Зё-металла, строение и реакционная способность соответствующих сольватокомплексов в матрице олигомера определяет характер взаимодействия этих соединений с эпоксидным олигомером [44].
В работе [45] для отверждения эпоксидного олигомера применялся 2-метил-1,5-диаминопентан (МПМДА), который вводился в количестве 18 масс.%. Выбор этого отвердителя обусловлен тем, что он способен формировать трехмерную сетчатую структуру при достаточно низких температурах (от +5С), а также характеризуется рядом ценных технологических свойств: обладает низкой вязкостью (2,63 мПас при 25 С), способен хорошо совмещаться с эпоксидных олигомером, в сравнении с стандартными низкомолекулярными диаминами, применяемыми для «холодного» отверждения эпоксидных олигомеров.
При каталитическом отверждении эпоксидных олигомеров часто применяются кислоты Льюиса (комплексы трифторида бора с аминами) [47]. В настоящее время сведения о возможности применения фосфорсодержащих комплексов кислот Льюиса при отверждении эпоксидных смол практически отсутствуют. В работе [48] изучена возможность использования комплексов кислот Льюиса с трис(галоген)алкилфосфатами для отверждения эпоксидного олигомера марки ЭД-20. Установлено, что композиция обладает неограниченной жизнеспособностью при комнатной температуре, а отверждение протекает при нагревании до температуры 170 С. Данные отвердители по своей активности не уступают известным кислотным отвердителям. А одним из главных конкурентных преимуществ этих отвердителей является их невысокая стоимость, что позволит использовать их при производстве заливочных и клеевых композиций [48].
В работе [49-50] изучен процесс отверждения эпоксидной смолы ЭД-20 диэфиродисульфоимидом, который синтезрован на основе сульфоизофталевой кислоты и гидрохинона. Процесс отверждения изучен методом термического анализа на дериватографе системы "Паулик-Паулик-Эрдэи". При подогреве до температуры 303-313К ЭД-20 хорошо совмещается с ДАДСИ, но отверждение протекает при относительно высокой температуре (443К). Такой высокотемпературный режим не желателен, так как с ростом температуры отверждения возрастает внутреннее напряжение, что ведет к растрескиванию композиции. С целью снижения температуры отверждения в состав композиции вводили промышленный ускоритель отверждения УП 606/2 (2, 4, 6-трис)диметиламинометил фенол в количестве 1 масс.ч. на 100 масс.ч. смолы ЭД-20. В этом случае, как показали результаты испытаний, ускоритель сдвигает температурную область отверждения в сторону более низких температур, экзопик отверждения проходит через температуру 383К. Опытным путем было установлено, что оптимальным количеством отвердителя ДАДСИ является 20 вес.ч. на 100 вес.ч. смолы ЭД-20. При этом соотношении достигается высокая термостойкость эпоксидной композиции и ее физико -механические показатели. Поскольку эпоксидные композиции на основе ЭД-20 отвер-жденные ангидридными отвердителями обладают не высокими термическими показателями, в этой связи синтезированный ДАДСИ был опробирован в качестве модификатора эпоксидной композиции. Введение его в состав эпоксидного компаунда в количестве до 5 вес.ч. повышает не только термические показатели, но и физико-механические характеристики отвержденной композиции.
Выбор типа и количества пластификатора
Лазерный анализ теплозащитных свойств кокса полимеров Изучение теплозащитных свойств кокса осуществляли на лазерной установке, разработанной и сконструированной сотрудниками лаборатории горения полимеров НИИ синтетических полимерных материалов РАН.
В качестве источника излучения применялся углекислотный лазер с длиной волны 10,6 нм и диаметром пучка 12 мм. Датчиком наличия излучения служила термопара типа платина-платина+10% родия диаметром 30 мкм, которая для повышения чувствительности размещалась на асбестовой нити толщиной 0,5 мм. Часть излучения, после отражения полупрозрачным зеркалом, попадала на образец, представляющий собой пластину диаметром 10 мм и толщиной 1,2 мм, а остальная часть шла на индикатор мощности лазерного излучения ИЛД-24М. Полупрозрачное зеркало представляло собой пластину из халькогенидного стекла толщиной 0,5 мм. Коэффициенты пропускания и отражения при длине волны 10,6 нм были измерены при помощи спектрометра Specord IR-72 и составляли 43% и 57% соответственно.
Для ослабления излучения и приведения его к значениям около 10 Вт/см использовался диск с прорезями. Скорость вращения диска составляла 800 об/мин.
Предметный столик представлял собой металлическую основу, на которой была закреплена термопара тапа хромель-капель толщиной 0,1 мм, закрепленной в керамическую соломку. От образца столик отделялся слоем асбеста толщиной 1см для уменьшения теплооттока. Для имитации металлической подложки была предусмотрена установка, между образцом и асбестом, металлической пластины площадью 30 см и толщиной 0,5 мм.
Сигнал с датчика наличия излучения и термопары, расположенной на тыльной стороне образца, подавался на АЦП и далее на регистрирующее устройство, представляющее собой компьютер типа Robotron а 1715. В качестве АЦП использовался цифровой вольтметр типа Щ 304, обеспечивающий точность измерения 0,06%. Компьютер производил регистрацию температуры в зависимости от времени и выводил данные на печатающее устройство.
Высокотемпературный пиролиз Процессы, возникающие при пиролизе и горении полимеров изучали на установке, разработанной и сконструированной в лаборатирии горения полимеров НИИ синтетических полимерных материалов РАН. Установка для изучения процессов высокотемпературного пиролиза схематично изображена на рис.2.1.
Установка позволяет синхронно регистрировать непрерывное изменение массы образца при пиролизе и горении, и температуры в поверхностном слое пиролизуемого полимера и в пламени горящего образца, а также время задержки воспламенения различных полимерных материалов в зависимости от внешних условий.
Для исследования процессов высокотемпературного пиролиза брали образец полимера (3) диаметром 1,5-2,0 мм (нечальная масса 2-5 10"3 г), который помещали на спае (2) платина-платинародиевой микротермопары диаметром 30 мкм, пропущенной через 2-х канальную керамическую соломку (10) диаметром 1 мм. Спай термопары находился на расстоянии 3 см от конца соломки, что исключало влияние соломки на тепловую картину вблизи образца. На образец надвигали электропечь, через которую продували газ-теплоноситель (азот, гелий или воздух) заданной температуры со скоростью потока 4 см/сек. Скорость потока была выбрана исходя из результатов предварительного эксперимента, который показал, что скорость пиролиза в широких пределах (от 2 до 10 см/сек) меняется незначительно (на 3-5%). После ввода в печь образец расплавлялся и повисал на колечке термопары в виде капли. При этом спай термопары находился внутри капли полимера, вблизи ее поверхности, что визуально наблюдали с помощью катетометра В-630) и регистрировали температуру повехности.
После испарения капли полимера термопара регистрировала температуру продуваемого газа. Изменение массы образца регистрировали с помощью электронной лампы с подвижным анодом (механотрон марки 6М 1С), выходной стержень которой был жестко связан с соломкой (10). Сигнал от механотрона через электронный преобразователь (5) и усилитель (6) подавали на осциллограф Н-115 (8), где проводили запись изменения массы образца с точностью до ±0,02 10" г, что составляло 2% от его первоначального веса. Температуру регистрировали, подавая сигнал от термопары (2) на усилитель постоянного тока (7) и осциллограф (8).
Для изучения процессов воспламенения и горения образцы полимеров помещали на платиновую микроподложку, жестко закрепленную на соломке (10). Толщина подложки составляла 20 мкм. Для того, чтобы учесть влияние подложки на тепловую картину вблизи образца полимера, были проведены предварительные эксперименты по определению критических размеров и, соответственно, массы испытуемого образца, выше которых процесс проходит в стационарной области.
Технико-экономическая эффективность разработок
С точки зрения структурной организации сетчатых полимеров модификацию можно рассматривать, как систему методов направленного регулирования их структуры на разных уровнях, происходящую вследствие изменения химического строения или внешней энергетической отработки, а также введения наполнителей [1,3, 10, 12, 20].
В состав эпоксидной композиции, содержащей трикрезилфосфат (ТКФ) или трихлорэтилфосфат (ТХЭФ), выполняющих одновременно роль пластификаторов и антипиренов, вводили полифосфат аммония (АРР-2), служащий одновременно наполнителем и антипиреном.
Выбор АРР-2 обусловлен наличием в его составе Р и N, оказывающих, влияние на физико-химические процессы при пиролизе. Кроме того, АРР-2 снижает дымообразование и ингибирует коррозию перерабатывающего оборудования [102-104].
Эффективно влиять на процессы структурирования при термоокислительном воздействии могут только соединения, разлагающиеся в интервале температур основных потерь массы защищаемого полимера [59-60, 62-64, 72]. Поэтому исследовали поведение АРР-2 в процессе термоокислительной деструкции.
По данным термогравиметрического анализа, табл.5.1, АРР-2 разлагается в интервале температур 230-375С с потерей 26% массы. Разложение АРР-2 происходит с образованием полифосфорной кислоты и аммиака: (МЇ4Р03)П —» H(n+2)PnO(3n+i) + n NH3. АРР-2 достаточно стабилен до 700С и сохраняет до 60% массы. Процесс разложения эндотермичен, что снижает передачу теплового потока на полимер.
Дополнительное введение в состав пластифицированной эпоксидной композиции наполнителя АРР-2 повышает максимальную температуру отверждения до 108 С, что уменьшает жизнеспособность состава, о чем свидетельствует меньшее время гелеобразования, и повышает скорость отверждения, что подтверждается сокращением времени отверждения, табл. 5.3.
Так как модификаторы оказывают влияние на процессы структурообразования эпоксидных композиций, следовательно, возможно изменение их физико-механических свойств. Анализ этих свойств показал, табл.5.4, что при введении наполнителя АРР-2 в состав с ЭД-20 примерно в 2 раза возрастают устойчивость к статическому изгибу и твердость, а устойчивость к динамическому изгибу (удару) остается на уровне немодифицированной смолы, табл.5.4.
У пластифицированных наполненных составов отмечено значительное увеличение разрушающего напряжения при изгибе в 3,3 и 2,6 раза, ударной вязкости в 3,3 и 4,3 раза, табл.5.4, что, видимо, связано с повышением эффективной толщины граничных слоев за счет увеличения адгезии на границе раздела фаз связующее - наполнитель, связанное с ростом гибкости полимерных молекул, при введении пластификаторов.
Дополнительное повышение свойств эпоксидных композитов может быть достигнуто за счет активации системы.
На свойства композитов значительное влияние оказывают различные способы механоактивации. Так при вибрационном воздействии на разработанные составы, продолжительность которого подбиралась с учетом кинетики их отверждения, установлено, что использование вибрации в процессе отверждения приводит к агломерации частиц наполнителя и их осаждению, что приводит к снижению устойчивости композита к ударным нагрузкам, табл.5.4.
Примечание: - образцы, полученные с использованием вибрационного воздействия: числитель - наполнитель без АГМ-9, знаменатель - наполнитель обрабатывался АГМ-9; - не разрушаются, прогиб на 1,5 толщины образца
Физико-механические свойства эпоксидных композитов могут быть повышены при наличии химического взаимодействия наполнителя с полимерной матрицей, с этой целью проводилась предварительная обработка поверхности наполнителя у-аминопропилтриэтоксисиланом (АГМ-9), что кроме того приводит к снижению агломерации частиц наполнителя и равномерному распределению их в полимерной матрице. У таких образцов отмечено значительное увеличение устойчивости к изгибающим нагрузкам с 117 до 66 МПа, а устойчивость к удару удается сохранить на уровне 14 кДж/м2, табл.5.4.
Повышение комплекса физико-механических свойств эпоксидных композитов достигалось при высокоскоростном перемешивании, проводимом на планетарной мельнице. В результате такого воздействия, компоненты диспергируются и равномерно распределяются в объеме, что повышает комплекс свойств. Полученные образцы при испытании на изгиб не разрушаются, при достаточно высоком изгибающем напряжении (60 МПа), а устойчивость к удару возрастает более чем на 20%, табл.5.4.
В дальнейших исследованиях, для дезинтеграции АРР-2 в эпоксидной матрице, применялось ультразвуковое воздействие. Воздействие осуществлялось на рабочей частоте 22±1,65 кГц. При таком воздействии наблюдается значительное повышение физико-механических характеристик.
В результате ультразвукового воздействия, полученные образцы при испытании на изгиб не разрушаются, при достаточно высоком изгибающем напряжении (60 МПа), а устойчивость к удару возрастает более чем в 2 раза и составляет 28 кДж/м , табл.5.4.
Замена отвердителеи, способных изменять химическое строение полимера, густоту и природу узлов пространственной сетки, также является одним из методов рецептурной модификации.
Проведенными исследованиями показано, что эластические свойства эпоксидных матриц можно повысить заменой таких отвердителеи как алифатические амины на полиамидный отвердитель марки ПО-300, отверждающий эпоксидный олигомер также за счет миграции подвижного атома водорода. Анализ физико-механических свойств показывает, что у составов, отвержденных ПО-300 возрастает устойчивость к изгибающим (состав №15 при испытаниях на изгиб не разрушается) и ударным нагрузкам (в 1,5 раза), табл.5.4.
