Модификация эпоксидного связующего с повышенными характеристиками для получения композиционных материалов
Исследование влияния поликарбоната на смесь эпоксидиановой и новолачной смол при создании композиционных материалов на основе углеродной ткани. Анализ влияния модификатора на деформационно-прочностные характеристики смеси эпоксиноволачной смолы.
| Рубрика | Химия |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 26.01.2020 |
| Размер файла | 42,2 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева
Модификация эпоксидного связующего с повышенными характеристиками для получения композиционных материалов
К.М. Мараховский, В.С. Осипчик,
Г.А. Водовозов, С.Н. Папина
Исследовано влияние поликарбоната на смесь эпоксидиановой и новолачной смол при создании композиционных материалов на основе углеродной ткани.
Ключевые слова: эпоксидные смолы, поликарбонат, модификатор, композит.
MODIFICATION OF EPOXY RESINS WITH ENCHANCED CHARACTERISTICS FOR PRODUCING COMPOSITE MATERIALS
Research of influence of a mixture of polycarbonate epoxy and novolac resins for composite materials based on carbon fabric.
Key words: epoxy resin, polycarbonate, modifier, composite.
В настоящее время не теряют своей актуальности работы по модификации и созданию новых связующих для композиционных материалов (КМ) на основе высокопрочных тканей, таких так углеродная, кевлар и др. Основные преимущества таких материалов заключаются в их уникальных характеристиках: малый вес, хорошая химическая стойкость, высокая прочность и ударные характеристики. Благодаря этим свойствам их применяют прежде всего в авиакосмических отраслях, где очень важно снижение веса без потери механических характеристик.
К сожалению, в настоящее время не существует промышленной технологии прочного и надежного соединения волокон между собой, поэтому высокопрочные угольные волокна могут быть соединены в единую конструкцию лишь с помощью полимерного связующего. Это приводит к тому, что от свойств связующего в основном зависит эффективность реализации высокопрочных свойств волокон.
Однако, современные связующие, созданные на основе различных конструкционных полимеров, из-за своих низких деформационно-прочностных и эксплуатационных свойств не позволяют получать на основе углеродных и других конструкционных волокнах композиционные материалы(КМ) с высокими ударными и прочностными характеристиками. Как показывает практика, начальные разрушения в композиционном материале происходят в матрице, а не в волокнах, поэтому существует проблема совместимости волокна и связующего, а также контроля за качеством пропитки конструкционных волокон.
В данной работе было исследовано влияние модификатора на деформационно-прочностные характеристики смеси эпоксиноволачной смолы D.E.N.-438 (75%) и эпоксидиановой смолы ЭД-16 (25%). В качестве модификатора был выбран поликарбонат марки Lexan, хорошо растворяющийся в данной смеси эпоксидных смол. Были исследованы механические характеристики композиционных материалов при различных концентрациях модификатора.
Как хорошо видно из графиков, добавление 15-20 мас.% поликарбоната увеличивает ударную вязкость КМ почти в 2 раза, кроме того прочность при разрыве увеличилась в 1,5 раза, а относительное удлинение возросло более чем в 2 раза, произошло увеличение прочности при сжатии в 1,5 раза. Поликарбонат в данном случает выступает в роли пластификатора и вступает в химическую реакцию с эпоксидной смолой по гидроксильной группе, изменяя строение её сетки.
Рис. 1. Зависимость ударной вязкости композиционного материала от концентрации ПК
Рис.2. Зависимость прочности при разрыве композиционного материала от концентрации ПК
поликарбонат эпоксидиановый новолачный смола
Рис.3. Зависимость относительного удлинения композиционного материала от концентрации ПК
Введение термопластичных модификаторов позволяет повысить прочностные характеристики отвержденных композиций без уменьшения температуры стеклования и модуля упругости. При разработке многокомпонентных эпоксидных связующих встает вопрос о совместимости компонентов. Обычно термопласт растворяется в эпоксидном олигомере, но уже в процессе отверждения происходит разделение фаз, которое инициируется ростом молекулярной массы эпоксидного олигомера[1]. Полимеры даже в концентрированных растворах и тем более в расплавах несовместимы и стремятся разделиться на две фазы [2, 3]. В зависимости от условий отверждения фазовое разделение может протекать через образование и рост зародышей второй фазы или формируется микрогетерогенная структура с областями, обогащенными одним из компонентов [4]. Температурный режим отверждения определяет тип фазового разделения, а значит и размер дисперсных частиц. Тип фазового разделения оказывает существенное влияние на ударную прочность получающихся композиций.
Для достижения максимального модифицирующего эффекта необходимо добиться сильного адгезионного взаимодействия между матрицей и модификатором. Очевидно, что наиболее прочным межфазное взаимодействие будет при образовании химических связей между фазами, т.е. модификатор должен иметь в своем составе функциональные группы, способные реагировать с одним из компонентов отверждающейся системы [5].
В ходе дальнейшей работы планируется более детальное изучение структуры образовавшихся фаз, исследование адгезионных свойств, определение модуля упругости, тангенса угла механических потерь, оптимизация режима отверждения, исследование структуры получающихся отвержденных композиций, а также исследование свойств получаемых углепластиков на данном связующем.
Рис.4. Зависимость прочности при сжатии композиционного материала от концентрации ПК
Литература
1. Чернин И.З., Смехов Ф.М., Эпоксидные полимеры и композиции, Химия, 1982 г.
2. Допперт Г. Л., Овердин В. С. В кн.: Многокомпонентные полимерные системы. Пер. с англ.Под ред. А. Я. Малкина и В. Н. Кулезнева. М., Химия, 1974, с. 61--71.
3. Кулезнев В. Н. Смеси полимеров. М., Химия, 1980. 304 с.
4. Технология полимерных материалов / под. ред. В.К. Крыжановского. СПб: Профессия, 2008.
5. Полимерные композиционные материалы: структура, свойства, технология / под ред. Берлина А.А. СПб: Профессия, 2009. с.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Свойства и типы композиционных материалов. Изучение дефектов (химически несвязанных молекул) материала на основе смеси, состоящей из заданных компонентов. Исследование границ раздела молекулярных блоков эпоксидных полимеров, используемое оборудование.
дипломная работа [2,7 M], добавлен 27.05.2013Разработка метода определения содержания компонентов в составе наноструктурированных композиционных материалов для авиакосмической промышленности на примере разработки референтной методики для образца меди (метод атомно–абсорбционной спектрометрии).
дипломная работа [3,2 M], добавлен 21.09.2016Хемосорбционное модифицирование минералов. Свойства глинистых пород. Методика модификации бентонитовой глины месторождения "Герпегеж". Физико-химические способы исследования синтезированных соединений. Определение сорбционных характеристик бентонина.
курсовая работа [9,2 M], добавлен 27.10.2010Определение понятия и свойств полимеров. Рассмотрение основных видов полимерных композиционных материалов. Характеристика пожарной опасности материалов и изделий. Исследование особенностей снижения их горючести. Проблема токсичности продуктов горения.
презентация [2,6 M], добавлен 25.06.2015Общая характеристика современных направлений развития композитов на основе полимеров. Сущность и значение армирования полимеров. Особенности получения и свойства полимерных композиционных материалов. Анализ физико-химических аспектов упрочнения полимеров.
реферат [28,1 K], добавлен 27.05.2010Получение композиционных материалов на основе полимеров и природных слоистых силикатов (смектитов): гекторит и монтмориллонит. Полигуанидины как структуры для получения гуанидинсодержащих полимерных нанокомпозитов. Полимер-силикатные нанокомпозиты.
магистерская работа [3,1 M], добавлен 27.12.2009История развития производства и потребления эпоксидных связующих. Получение смол путем полимеризации и отверждения. Применение эпоксидных смол в качестве эпоксидного клея, для ремонта бетона, железобетонных конструкций, фундаментов и для их усиления.
презентация [497,1 K], добавлен 15.09.2012Изучение поверхностной активности композиционных систем на границах раздела вода/воздух и вода/масло. Закономерности моющего действия композиционных систем на твердые поверхности. Действие магнитных жидкостей в процессе очистки поверхности воды от нефти.
дипломная работа [3,0 M], добавлен 21.11.2016Понятие, назначение и классификация индикаторов. Строение и свойства полианилина. Влияние природы инициатора и полимерной матрицы на структуру и свойства композиционных материалов. Синтез композитных материалов на основе пленки Ф-4СФ и полианилина.
курсовая работа [2,2 M], добавлен 18.07.2014Закономерности трансформации состава, свойств бентонита в процессе модифицирования. Исследование сорбционной активности природных и модифицированных форм бентонита. Определение закономерностей модифицирования бентонита Кабардино-Балкарского месторождения.
магистерская работа [9,2 M], добавлен 30.07.2010Способы синтеза и структура изопренового каучука до и после вулканизации. Метод инфракрасной спектроскопии для определения молекулярной структуры полимеров. Деформационно-прочностные свойства полимеров, находящихся в высокоэластическом состоянии.
дипломная работа [3,7 M], добавлен 04.09.2013Анализ проблемы огнезащиты древесины, способы ее обработки огнезащитными покрытиями. Характеристика азот-фосфорсодержащих огнезащитных составов. Изучение огнезащитной эффективности антипиренов на основе продуктов аминолиза. Схема производства антипирена.
дипломная работа [986,5 K], добавлен 22.01.2013Значение использования прогрессивных видов композиционных материалов, формовочные композиционные материалы с определенными свойствами. Физико-механические свойства полибутилентерефталата, модифицированного высокодисперсной смесью железа и его оксидом.
статья [35,6 K], добавлен 03.03.2010Ионообменные смолы - высокомолекулярные полимерные соединения трехмерной гелевой и макропористой структуры. Катионообменные, анионообменные и амфотерные ионообменные смолы. Показатели прочности и стабильности. Производство и применение ионообменных смол.
доклад [29,4 K], добавлен 08.12.2010Получение стабильной водорастворимой мочевиноформальдегидной смолы, которая может применяться в качестве основы антипиренных древесных пропиток. Закономерности синтеза мочевиноформальдегидных смол. Условия реакции конденсации для получения клеящих МФС.
дипломная работа [296,4 K], добавлен 16.03.2014Описания продуктов природного происхождения, относящихся к классу терпеноидов, родственных эфирным маслам и имеющих в качестве предшественника изопрен. Классификация смол и бальзамов. Исследование их химического состава, методов получения и применения.
реферат [52,2 K], добавлен 23.08.2013Магнитопласты как новый класс видов полимерных композиционных материалов. Синтез поликапроамида из капролактама. Определение низкомолекулярных соединений, вязкости, молекулярной массы. Метод инфракрасной спектроскопии и термогравимитрического анализа.
отчет по практике [286,0 K], добавлен 26.07.2009Осуществление полимеризации на поверхности наполнителя. Получение полиэтиленкаолиновых композитов с показателями деформационно-прочностных свойств полимеризацией этилена на поверхности частиц каолина, активированного алюминийорганическими соединениями.
реферат [346,5 K], добавлен 18.03.2010Распространенные способы физического модифицирования полимеров с целью придания им специфических свойств. Термогравиметрический анализ магнитопластов. Сравнительные характеристики материалов на основе каолина. Свойства теплоизоляционных материалов.
статья [32,3 K], добавлен 26.07.2009О термине "сверхчистые материалы". Методы классификации материалов особой чистоты. Получение чистых цветных металлов. Спутники цветных металлов в рудах. Ионный обмен. Применение химических методов очистки материалов взамен физических.
реферат [210,5 K], добавлен 27.02.2003
