Яковлев_Эпоксидные композиты, наполненные гибридным наполнителем. Эпоксидные композиты, наполненные гибридным наполнителем Яковлев Николай Алексеевич, аспирант кафедры Химические технологии
 Скачать 79 Kb.
|
|
УДК 678.5 Эпоксидные композиты, наполненные гибридным наполнителем Яковлев Николай Алексеевич, аспирант кафедры «Химические технологии»; Плакунова Елена Вениаминовна, кандидат технических наук, доцент кафедры «Химические технологии»; Панова Лидия Григорьевна, доктор химических наук, профессор кафедры «Химические технологии»; Захарова Екатерина Владимировна, студентка направления «Химическая технология» Энгельсский технологический институт (филиал) Саратовского государственного технического университета имени Гагарина Ю.А., г.Энгельс Одной из быстро развивающихся отраслей химической промышленности является производство полимерных материалов, которые находят самое широкое применение в качестве связующих при производстве полимерных композитов, лаков, клеев, пропиточных и заливочных компаундов и т. п. Достаточно широко для этих целей используются термореактивные полимеры, в частности, эпоксидные смолы. К преимуществам эпоксидных смол относятся: малая начальная вязкость, хорошая смачиваемость и адгезия к материалам, достаточно быстрое отверждение, даже при комнатной температуре, малая усадка и высокие механические свойства в сочетании с хорошими показателями по водо- и хемостойкости. Недостатки присущие эпоксидным смолам, такие как жесткость и неустойчивость к деформациям, а также высокие воспламеняемость и скорость горения можно решать модификацией с использованием пластификаторов, в том числе полифункционального действия, эластификаторов, замедлителей горения и наполнителей. В работе для наполнения ранее разработанной модифицированной эпоксидной смолы применялась гибридная система наполнителей, состоящая из натрия кремнийфтористого, являющегося технологическим отходом производства фосфорной кислоты и полифосфат аммония. Действие наполнителей на процессы структурообразования эпоксидных композиций весьма неоднозначно, что обусловлено в значительной степени различной активностью наполнителей. В зависимости от природы активные наполнители могут оказывать как замедляющее, так и ускоряющее влияние на процесс формирования сетчатой структуры. Это обусловлено тем, что при наполнении могут происходить конкурирующие процессы – снижение реакционной способности эпоксидных групп эпоксидного олигомера и их молекулярной подвижности при адсорбции на твердой поверхности и образование кинетически выгодного порядка в адсорбционных слоях. Анализ кинетики отверждения эпоксидного олигомера, содержащего ТХЭФ и ТФФ, в присутствии НКФ и APP, показал (табл.1), что увеличение количества наполнителя, повышает жизнеспособность состава и снижает температуру отверждения. Таблица 1 Кинетика отверждения эпоксидной композиции ЭД-20+33ТФФ +50ТХЭФ, отвержденной ПЭПА (15 масс.ч.)
Учитывая сложность химических процессов, происходящих при деструкции наполненных полимеров и важность для их понимания термического поведения составляющих материал компонентов, необходимо оценить термостойкость основных компонентов и их взаимное влияние в композиции. Термолиз отвержденной модифицированной эпоксидной смолы, по данным термогравиметрического анализа (ТГА), протекает в две стадии с высокой скоростью, и выход карбонизованного остатка (КО) при 700оС составляет 23,5%, табл.2. Таблица 2 Данные ТГА эпоксидной композиции ЭД-20+33ТФФ +50ТХЭФ, отвержденной ПЭПА (15 масс.ч.)
Применяемые наполнители относятся к достаточно термостойким соединениям, что связано с их химическим составом. С увеличением количества АПП и НКФ с 0,5 до 5 масс.ч. возрастает температура начала деструкции с 225 до 205оС и увеличивается температурный интервал ( Т) пиролиза, а также снижается тепловыделение, табл.2, рис.1.  Рис. 1. Данные ТГА, масс.ч.: 1 - ЭД-20+33ТФФ+50ТХЭФ+0,5 (НКФ+АПП)+15ТЭТА; 2 - ЭД-20+33ТФФ+50ТХЭФ+5 (НКФ+АПП)+15ТЭТА Выявленное влияние наполнителей на термолиз эпоксидной смолы проявляется и в поведении материала при горении его на воздухе. Образцы, содержащие НКФ и АПП не поддерживают горение на воздухе и потери массы составляют 10 и 5 % при содержании 0,5 и 5 % наполнителя, табл.2. Выявленное влияние модификаторов на протекание процессов структу-рообразования позволяет при создании новых материалов улучшить не только устойчивость к горению, но и комплекс деформационно-прочностных свойств. К физическим методам модификации сетчатых полимеров изменяющих энергию межмолекулярных физических связей на межфазном уровне относится введение наполнителей. Деформационно-прочностные свойства наполненных ПКМ зависят от количества наполнителя в композиции. Увеличение степени наполнения полимерной матрицы может способствовать снижению прочности при изгибе. Анализ физико-механических свойств показал, что при введении 0,5 масс.ч. АПП и НКФ ударная вязкость, изгибающее напряжение, выше, чем при введении 5 масс.ч. АПП и НКФ, табл. 3. Таблица 3 Физико-механические свойства эпоксидной композиции ЭД-20+33ТФФ +50ТХЭФ, отвержденной ПЭПА (15 масс.ч.)
Таким образом, разработаны составы эпоксидных композитов наполненных гибридным наполнителем (НКФ и АПП), относящиеся к классу трудносгораемых с повышенным комплексом физико-механических свойств. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||