Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Химия -> Чернин И.3. -> "Эпоксидные полимеры и композиции" -> 36

Эпоксидные полимеры и композиции - Чернин И.3.

Чернин И.3., Смехов Ф.М., Жердев Ю.В. Эпоксидные полимеры и композиции — М.: Химия, 1982. — 232 c.
Скачать (прямая ссылка): epoxyds.djvu
Предыдущая << 1 .. 30 31 32 33 34 35 < 36 > 37 38 39 40 41 42 .. 98 >> Следующая

стической области:
а = а,о, + а2о2 - (а, - а*) о,u3 V2 + 3B]/4G^
Представляет интерес также выражение Тернера [57]:
- — VI,---L. п, гл„Я, 10\
а =
ви2?2/Р2 + &',?i/pi
-)
где Ш] и ш2— массовые доли полимера и наполнителя; р[ и р2 — плотности полимера и наполнителя.
Переписав это выражение в использованных выше обозначениях, получаем:
Ц — Си I -г—;-
На рис. 4.5 приведены зависимости а от о2, полученные из этих выражений. Эти выражения были проверены разными авторами только для небольших значений и2 [3,52—58]. Уравнения Квея и Кернера хорошо описывают характеристики материалов, наполненных сферическими частицами, а уравнение Тернера больше подходит для композиций с пластинками и волокнами. В работе [52] показано, что в зависимости от структуры наполнителя существует верхний и нижний пределы области изменения а, причем нижнему пределу соответствует уравнение
94
95
Рис. 4.5. Зависимость термического коэффициента объемного расширения от объемной доли наполнителя, рассчитанная по правилу аддитивности (/); уравнениям Квея (2), Кернера (3) и Тернера (4).
Рис. 4.6. Зависимость и от и2, рассчитанная из эмпирических выражений Квоя (/), Кернера (2), Тернера (3) и экспериментальных данных рис. 4.4 (4 — эпоксидный полимер + стеклянная ткань; 5 — эпоксидный полимер 4-4- кварцевая мука; 6 — эпоксидный полимер 4- оксид алюминия; 7 — эпоксидно-полиамидный полимер 4- оксид алюминия).
Тернера, а верхнему — уравнения Квея и Кернера. Можно предположить, что для реальных систем, наполненных несферическими наполнителями, значения а будут лежать в промежуточной области.
Следует также ожидать, что эти выражения, особенно для высокоэластической области, будут давать неудовлетворительное совпадение с результатами эксперимента для сильно наполненных систем, когда наполнитель образует жесткий скелет, препятствующий деформации полимера. Для описания этого явления можно формально ввести и2, кР (а,, кр = 1 — у2, кр), т. с. объемную долю наполнителя, при которой образуется жестки!! скелет наполнителя а « <х2 и х да 1, и использовать вместо ь2 в приведенных выше выражениях V'? = т)->]х)2. Кр (ь\ = 1 —о'2). При и2 > и2, кр можно считать а = а2. Значения у2, кр, как и величины х, являются мерой структурирования наполнителя. Например, при наполнении эпоксидной смолы кварцевым порошком (?>2, Кр « 60%, а при использовании стеклоткани а2, кр да 35%. Для волокнистых однонаправленных наполнителей значения у2, кр могут быть еще выше. Величину и2, кр трудно определить экспериментально, но можно найти из зависимости сх = Ду2) при средних значениях ь2 методом наименьших квадратов.
На рис. 4.6 показана зависимость х от объемной доли наполнителя и2, рассчитанная по данным рис. 4.4 и 4.5. Как видно из этих графиков, значения х наполненных эпоксидных композиций заметно отличаются от 0, т. е. плотность и свободный объем эпоксидного полимера отличаются от значений этих величин в ненаполненном полимере. Особенно сильно это выра-
96
жено для систем с волокнистыми наполнителями, где уже при сравнительно небольших значениях и2 хкр приближается к 1, т. е. термический коэффициент расширения полимера в пластике такой же, как у наполнителя. Для волокнистых тканевых наполнителей ограничение усадки даже больше, чем по выражению Тернера. Значения х, рассчитанные из данных о наполненных компаундах, приведенных в гл. 6, также составляют 0,1 — 0,35 и равны или несколько больше, чем рассчитанные по выражениям Квея и Кернера. В ходе изотермического отверждения усадка после гелеобразования также должна быть ограничена, что будет еще более увеличивать объем полимера.
Как известно, свободный объем полимера является одной из основных характеристик полимеров, от которой зависят все их свойства. Интересно хотя бы качественно рассмотреть связь свободного объема с температурой для наполненных эпоксидных систем. На рис. 4.7 показана схематическая диаграмма зависимости удельного объема аморфного полимера от температуры по Ферри [65], который предположил, что занятый объем меньше, чем измеряемый, на величину, равную свободному объему. Этот объем соответствует объему по теории Вильямса — Ландельта—Ферри [65]. Таким образом, для ненаполненного полимера предполагается существование занятого объема (кривая 1 на рис. 4.7), зависящего от температуры, который при температуре стеклования равен 97,5% общего объема полимера (кривая 2). Область между кривыми / и 2 соответствует свободному объему. _ Для наполненного эпоксидного полимера (кривые 3 и 4), который отверждается без усадки при температуре Та1В, удельный объем в зависимости от значения х будет больше, чем для ненаполненного полимера. Если же учитывать заметную усадку полимера после гелеобразования (кривые 5 и 6), как это имеет место в реальных эпоксидных системах,увеличение объема полимера будет еще больше. Это увеличение объема будет зависеть также от Готв и при Тс будет равно [аусх + (а! — аг) (7С — — 70тв)и]. Если предположить, | что занятый объем полимера при ^1 наполнении не изменяется (кри- >д вая 1), то свободный объем на- | полненного эпоксидного полимера ,§1 должен сильно возрастать, что ^ приводит к изменению характеристик полимера. В настоящее
Предыдущая << 1 .. 30 31 32 33 34 35 < 36 > 37 38 39 40 41 42 .. 98 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed