Эпоксидные полимеры и композиции - Чернин И.3.
Скачать (прямая ссылка):
162
рактера разрушения, внутренние напряжения и т. д. В соответствии с тем, что а — Ее, прочность при растяжении зависит как 0т Е, который увеличивается при наполнении, так и от е, которое при этом уменьшается. Такое антибатное изменение параметров приводит к тому, что часто значения прочности проходят через максимум при определенных концентрациях наполнителей и при обычно применяемых концентрациях наполнителя бывают меньше, чем для ненаполненных компаундов.
Приведенные выше выражения не учитывают также зависимости свойств компаундов от размера частиц наполнителя, их формы. Поэтому выбор оптимального наполнителя является достаточно сложной задачей, которую решают сейчас эмпирически. В некоторых случаях целесообразно применять сложные смеси наполнителей, включающие частицы разной формы и природы (например, кварц, тальк или каолин).
Для заливочных и пропиточных компаундов, особенно в конструкциях с большим содержанием металлических элементов, существенное значение имеет ТКР компаунда, который в идеальном случае должен быть равным ТКР металла. Различие в ТКР приводит к появлению внутренних термических напряжений и растрескиванию компаунда. Уменьшение ТКР является одной из основных задач при разработке новых компаундов. Однако снижение ТКР сопряжено с трудностью введения больших количеств наполнителя в систему. Известен наполнитель с отрицательным ТКР (эвкриптит), однако, он весьма дорог, и кроме того, является пористым материалом, что не позволяет получать водостойкие компаунды [1].
Расчет ТКР компаунда по свойствам полимера и наполнителя— весьма сложная задача, так как при этом необходимо учитывать поле внутренних напряжений вокруг частиц наполнителя и деформируемость полимера. Для ориентировочной оценки ТКР компаундов можно пользоваться эмпирическими соотношениями, рассмотренными в гл. 4. Применимость этих выражений для расчета механических характеристик и ТКР эпоксидных композиций была проверена в ряде работ [50 и др.], где показано, что для порошкообразных наполнителей полученные значения, особенно для ТКР, при небольших объемных концентрациях наполнителя удовлетворительно совпадают с экспериментальными Данными. Однако для высоких концентраций наполнителя (^2 > 0,5) и для анизотропных наполнителей совпадение значительно хуже.
Как и в случае пластификации, часто наблюдаются немонотонные зависимости показатель — концентрация наполнителя, причем при малых содержаниях наполнителя в некоторых случаях наблюдаются экстремумы [19], происхождение которых тРУДно объяснить.
Большой интерес представляет вопрос о влиянии размеров частиц наполнителя на упругие свойства компаунда. В [24] показано, что модуль упругости наполненной эпоксидной смолы
6*
163
Таблица 6,1. Электрические свойства эпоксидных композиций, наполненных кварцем, обработанным силанами [21]
Композиция
е/ при частоте I кГц
в исходном
СОСТОЯНИИ
после кипячения в воде 72 ч
ІЄ6
в исходном состоянии
после кипячения в воде 72 ч
Ненаполненная 3,44 3,43 0,007
Наполненная
без силана 3,39 14,60 0,017
с С-силаном * 3,40 3,44 0,016
с Д-силаном * 3,46 3,47 0,013
0,005
0,305 0,024 0,023
ором.
* Силаи в количестве 0.3% (масс.) смешивали со смолой, отвердителем и катал
не зависит от размера частиц наполнителя. В [25] указывается, что форма частиц дисперсного наполнителя также мало влияет на модуль, если не происходит ориентации частиц в ходе технологического процесса. Однако по вопросам влияния наполнителей существуют противоречивые данные, что обусловлено, вероятно, способностью наполнителя к агрегации и образованию в полимере пространственных систем.
Во многих случаях при введении минерального наполнителя водостойкость эпоксидных полимеров ухудшается (табл. 6.1) вследствие проникновения и накопления воды на границе раздела полимер — наполнитель [3]. В этом случае весьма эффективной является обработка наполнителя силановыми аппретами, которые значительно понижают водопоглощение компаундов и уменьшают изменение их механических и диэлектрических характеристик [21]. Кроме того, обработка поверхности наполнителя силанами повышает исходные характеристики компаунда [21].
Пористая структура
Механические и электрические характеристики эпоксиднь компаундов, как и других хрупких гетерогенных тел, сильно з; висят от степени дефектности их макроструктуры. Под «дефек том», применительно к компаундам, мы понимаем отклонения макроструктуры от идеализированной средней структуры материала, т. е. воздушные включения (поры), трещины, неравномерности концентрации наполнителя, посторонние включені я и т. п. Наибольшее влияние на характеристики компаундов ок. зывают такие дефекты, которые нарушают его сплошность, т. поры и трещины.
Особенно сильно от нарушений сплошности компаундов з: висят такие их характеристики, которые можно назвать струї турно-чувствительными — водостойкость, герметичность, механ
164
ческая и электрическая прочность и особенно время жизни под действием электрического переменного напряжения, когда происходит разрушение полимера вследствие частичных разрядов во внутренних пустотах, и диэлектрические характеристики во влажной среде.
