доклад. Объектами исследования являются Термореактивный полимер эпоксиднодиановая смола
 Скачать 199.5 Kb.
|
|
Объектами исследования являются: Термореактивный полимер - эпоксидно-диановая смола Благодаря своей Адгезии к волокнам термической стабильность - после отверждения а также отсутствие выделения летучих побочных продуктов при отверждении Однако эпоксидная смола имеет низкую теплопроводность и высокую хрупкость. Отвердителем выбран триэтаноламинтитанат для «горячего» отверждения при 160С на 8 ч. Он обеспечивает высокую прочность химстойкость отверждённых систем а также высокую прочность сцепления к металлическим подложкам В качестве дисперсного наполнителя использовались наноалмазы – частицы сферической формы на основе углерода, со средним диаметром 4 - 6 нм. Они обладают высокими механическими свойствами и высокой теплопроводностью.______ Важная особенность наноалмазов, которая появилась в результате детонационного метода получения - это наличие функциональных групп на их поверхности, сферическая форма которой способствует их равномерному распределены. Структура их поверхности широко изучается электронной и ИК-спектроскопия. Результаты показали, что на поверхности НА появляются полярные химически-активные группы, такие как карбонильные, гидроксильные, аминные, нитрогруппы.______________________ С помощью инфракрасной спектроскопии (ИК-анализ) проведён анализ. Основные пики поглощения для связей: C = O (2820,8 см-1, 1627,4 см-1), C-H (2923 см-1), O-H (1190,9 – 1166,3 см-1), NH2 (3440,7 см-1), N-H (711,3 см-1), R-CO-NH2 (1401,4 см-1), ароматического кольца (1503,8 см-1, 752,4 см-1).__________________________________________________________ Функциональные группы на поверхности частиц могут напрямую взаимодействовать с эпоксидными группами в эпоксидной матрице с образованием простой эфирной связи, тем самым происходит связывание НА с эпоксидной матрицей. Этот тип взаимодействия эффективно улучшает межфазное соединение, что способствует передаче нагрузки, и улучшению механических свойств нанокомпозитов.______________________ Из-за присутствия на поверхности функциональных групп частицы образуют агломераты из-за сильного электростатического взаимодействия и сил Ван-дер-Вальса при включении их в эпоксидное связующее. Деагломерацию можно провести только под влиянием ультразвука._____________________ Методом одноосного растяжения исследована прочность σ, модуль упругости E и относительная деформация ε композиционного материала. Образцами для проведения механических испытаний выступили немодифицированные наноалмазами эпоксиды и модифицированные эпоксиды с концентрацией наполнителя от 0,01 до 1%, в форме лопаток. Их получили свободным литьем в силиконовых формах, обработанные антиадгезивом. Образцы растягивали со скоростью 1 мм/мин вплоть до разрушения._____________ Видно, что армирование наноалмазами влияет на зависимость кривых прочности, модуля упругости и деформация от концентрации частиц. Максимальное увеличение модуля Юнга наблюдается в области концентрации 0,3 %, модуль увеличился на 20% по сравнению с чистой эпоксидной смолой. Причина увеличения модуля Юнга является равномерная дисперсия, которая уменьшает свободное пространство между частицами, что приводит к снижению гибкости полимерных цепей. В результате нанокомпозиты могут нести большие нагрузки и демонстрировать более высокие значения модуля Юнга. Когда между наполнителями и матрицей образуется прочная и полностью связанная поверхность, напряжения матрицы могут быть перенесены на нанонаполнители. Причиной снижения модуля Юнга - увеличение содержания нанонаполнителя выше 0,3 мас.% НА. Можно предположить, что частицы НА образуют агрегаты, и их количество увеличивается с увеличением содержания НА. Прочность системы падает с увеличением концентрации наполнителя, то есть с увеличением количества и размера образующихся агломератов в системах. Слабая адгезия между частицами НА и матрицей ускоряет разрушение когда образец с трещиной подвергается деформации растяжения. Частицы НА играют в основном роль концентраторов напряжений, а не усилителя прочности, когда они попадают в зону локализованного повреждения.__________________________________________________________ Для оценки адгезионной прочности системы применялся метод pull-out. Образец представляет моноволокно диаметром 150 мкм, который предварительно вертикально закреплен в связующем. Образец изготавливался путем нанесения подогретой смеси в виде капли на участок вертикально расположенного моноволокна. Чашечки штамповали из алюминиевой фольги с помощью пуансона и матрицы.___________ Для расчёта адгезионной прочности кроме разрушающей нагрузки F необходимо знать также площадь контакта S связующего с волокном._________________________________________ Представлены характерные зависимости «F-S», «τ-S» систем Адгезионная прочность при увеличении концентрации до 0,3% повышается, относительно соединениях с немодифицированной смолой. Видно, что характер кривых при добавлении наноалмазов одинаков. Однако при увеличении площади склейки адгезионная прочность уменьшается, так как влияют факторы: увеличения вероятности появления опасного дефекта с увеличением размеров образца; неравномерного распределение сдвиговых (касательных) напряжений, возникающих на границе раздела волокно- смола при приложении внешней нагрузки; остаточные «внутренние» температурные напряжения, возникающие на границе раздела при образовании соединения и при его дальнейшем охлаждении._______________________ Так же при различных площадях сцепления, увеличение адгезионной прочности в соединениях наблюдается только при введении наноалмаза до 0,3 масс.%, её значения τа изменяются по кривым с максимумом, который достигается при добавлении 0,3% наполнителя, а прирост прочности составляет 40 – 210 % в зависимости от площади склейки (рис. 3.3.23 – 3.3.25).  |