Эпоксидные полимеры и композиции - Чернин И.3.
Скачать (прямая ссылка):
Одним из преимуществ пластификаторов этого типа являе -ся то, что основные свойства матрицы (температура стеклов -ния, термостойкость и т. д.) мало изменяются. Размер и сосп ;>
160
ряс.
6.2. Зависимость свойств эпоксид- _ смолы, отвержденной ангидридом
от содержания наполнителя:
разрушающее напряжение при растяжении; '"^разрушающее напряжение при изгибе; о^МОДУ-"ь упругости при растяжении; 4 — ио-«7ль упругости при изгибе; 5 —относительное "у удлинение при разрыве.
1,3
110
100
90
70
60L- 1
0 50 100 150 200 250 Содержание наполнителя, %
частиц дисперсной фазы зависят/,/ 0т технологического режима изготовления компаунда. На этомдз принципе основана пластифика ция эпоксидных полимеров кау-07 чуками и многими смолами. Этот ' способ является наиболее эффек-д5 тивным для повышения ударной ' прочности хрупких полимеров 10.
Если же несовместимость возникает после гелеобразования и новая фаза не может выделиться, то система становится термодинамически неравновесной, что может привести, например, к выпотеванию низкомолекулярных пластификаторов и нестабильности свойств системы во времени. Это особенно характерно для низкомолекулярных химически инертных пластификаторов, растворимость которых в отвержденном эпоксидном полимере невелика, а коэффициенты диффузии достаточно велики. Поэтому инертные низкомолекулярные пластификаторы применяются для эпоксидных компаундов сравнительно редко, в основном для компаундов холодного отверждения, где они служат также для снижения вязкости компаунда.
Наполнители вводят в компаунды для увеличения их модуля упругости и твердости, а также уменьшения ТКР. Механизм усиливающего действия порошкообразных наполнителей весьма сложен и полностью не выяснен. Усиливающее действие зависит от взаимодейс*вия полимер — наполнитель, от формы частиц наполнителя, их способности образовывать пространственные структуры и от других факторов. В качестве наполнителей используют различные неорганические вещества [3], размеры частиц которых обычно колеблются от десятых до тысячных долей миллиметра. Максимально возможное количество наполнителя 8 системе определяется максимально возможной вязкостью композиции, так как при применении наполнителей, особенно высокодисперсных, вязкость компаунда сильно возрастает. Обычно в эпоксидные композиции вводят до 200—300 масс. ч. наполнится. На рис. 6.2 приведены характерные зависимости модуля Упругости и прочности эпоксидных компаундов от содержания Чаполнителя [3, с. 175]. Следует иметь в виду, что данные различных авторов о влиянии наполнителя и особенно состояния его поверхности в некоторых случаях расходятся.
6 Зак. 181
161
В настоящее время нет строгой теории, описывающей зави. симость свойств наполненных дисперсными наполнителями полимеров от содержания и свойств компонентов. Анализ теоретн ческих моделей, в которых все компоненты рассматриваются как упругие тела, показал, что модуль упругости наполненного компаунда должен находиться между максимальной и минимальной границами [50]. Значение модуля упругости компаунда ? должно находиться внутри интервала, определяемого неравенствами (при равенстве значений коэффициентов Пуассона компонентов) [22]
Е2Е{ <?<(!-и2)?,+ и2?2
1(1-о2) Е1 + и2Е2]
где индексы 1 и 2 относятся к полимеру и наполнителю. В [23] дано более точное решение этой задачи, позволяющее сузить границы интервала и, таким образом, более точно найти значение Е. Однако для компаундов с минеральными наполнителями, в которых отношение модулей наполнителя и полимера Е\/Е2 ^ ^ 20, различие между верхней и нижней границами значений ? слишком велико, что не позволяет точно определить Е.
Значение модуля упругости зависит не только от содержания, но и от формы частиц наполнителя, причем наибольшее усиливающее влияние оказывают волокнистые наполнители. На свойства компаунда влияют их ориентация и способность обра-зовывать агломераты. Для жестких частиц сферической формы были предложены простые эмпирические выражения, пригодные для оценки механических свойств наполненных компаундов. В [17] приведены выражения, которые оказались применимыми для системы с 01 > 0,5:
_ „Г 15(1-11!) 1 С = С'[1+2(4-5,2) Н
„-„ Г, , 3(1-|х,)(-2|х1)(1-5|х.) 1 -2ц, (4-5,1,)- Ч
где б — модуль сдвига наполненного полимера; 61—модуль сдвига ненапол-ненного полимера; рь рг— коэффициенты Пуассона полимера и наполнителя: V!, у2— объемные доли полимера и наполнителя.
Сходное выражение было получено Кернером [18].
При введении наполнителей прочность и удлинение при разрыве изменяются более сложным образом, чем модуль упругости. Нильсен [16] предложил простое выражение, основанное на предположении об аддитивности деформации при хорошей адгезии и в отсутствии адгезии:
, , 2
е/6) = 1 — Х)-2 (хорошая адгезия полимера к наполнителю)
в/е 1 = (1 — а 'л ) 5 (плохая адгезия)
где е — удлинение при разрыве; 5 — фактор концентрации напряжений от 1 до 0).
Эти выражения не учитывают влияния многих факторов свойственных реальным системам, как например, изменение ха-
