Эпоксидные полимеры и композиции - Чернин И.3.
Скачать (прямая ссылка):
высокие электрические характеристики в широком температурном интервале;
возможность получения монолитных изделий и конструкций;
водо- и химическая стойкость.
208
Волокнистые высокопрочные композиционные материалы представляют собой высоконаполненные ориентированные системы, в которых объемное содержание полимера сравнительно невелико. Специфика работы полимера в таких условиях уже частично рассмотрена в гл. 4, н широкое применение эпоксидных смол для получения подобных материалов связано именно с тем, что эпоксидные полимеры лучше других выдерживают эти условия.
Рассмотрим вначале полимерную матрицу в ненагруженном однонаправленном композите. Такой композит обычно представляют квадратичной или гексагональной моделью. Минимальное объемное содержание полимера в плотноупакованной квадратичной структуре — около 21%, в гексагональной — 13%. Армирующие волокна можно считать совершенно жесткими, так как модуль упругости применяемых неорганических волокон значительно больше модуля упругости полимера. Как уже указывалось выше (см. гл. 3 и 4), при отверждении эпоксидного полимера в ходе изготовления пластика, которое происходит обычно при повышенной температуре, объем полимера уменьшается вследствие его усадки, а вязкость быстро нарастает. До гелеобразования, пока полимер способен к течению, его объем может уменьшаться за счет уменьшения объема всей системы или образования пор. После гелеобразования течение полимера невозможно, и происходит деформация всей системы. Однако при этом деформация полимера ограничена волокнами, что приводит к появлению в полимере внутренних напряжений. Так как армированные пластики, как правило, содержат большое количество наполнителя, то можно считать, что он образует жесткий скелет, препятствующий деформации полимера, т. е. связующее подвергается всестороннему растяжению. Объемная деформация при этом может составлять несколько процентов (см. гл. 4). Таким образом, уже в ненагруженном состоянии эпоксидная матрица должна выдерживать значительные механические деформации без разрушения и нарушения адгезии на границе с волокном. Как показали микроскопические исследования [27—33], эпоксидные смолы значительно лучше других связующих выдерживают подобные условия.
•
Таблица 8.1. Оптимальные механические характеристики связующего в зависимости от свойств армирующего наполнителя [22, с. 39]
Показатели Бесщелочное стекло Требования к связующему Стекло ВМ.-1 Требования к связующему
0Р, МПа 2350 140 4200 250
?р- Ю~\ МПа <5р, % 7,5 3 0,45 4,5 9,5 3,5 0,57 5,25
тсд, МПа тадг, МПа — 94 94 — 168 168
209
ю
о
Таблица 8.2. Состав, свойства и области применения эпоксидных связующих [24, с. 48—59]
Тип стеклопластиков, Теплостой- Разрушающее напряжение, МПА Ударная вязкость, кДж/м2
Марки Отвердитель * в производстве которых используются связующие ** кость по Мар-теису, к при растяжении прн сжатии при изгибе Твердость по Бринеллю, МПА
ЭД-16 МА эи, к 363—368 58,8—88,3 127,3-157,0 112,8—137,2 29,4—33,4 98,5—108,2
ЭД-20 МА эи, к 373—383 — 147,0—167,0 107,8—137,2 14,7—17,6 98,5—115,0
АЦ-30 МФДА к 428—443 — — 68,5—88,2 6,9—8,8 117,0
К-54/6 ПЭПА к 338 — 108,0 137,2 13,8 177,0—197,0
К-115 ПЭПА эи, к 338 — 108,0 127,3—137,2 9,8—12,7 98,5—118,0
К-153 ГМДА ЭИ 333 39,2—38,9 88,3 88,3—107,8 7,9—9,8 98,5—118,0
К-168 ГМДА ЭИ 328 — 88,5 98,0 7,9—9,8 98,6—118,0
К-201 ПЭПА эи 328 — 88,5 68,5 14,7 108,2—147,7
КД-Л-20 МА ЭИ, ПЭЛ 353 — — 132,4—142,0 58,8—78,4 118,0
КД-5-10 ПЭПА эи, к 368 — — 98,0—117,5 11,8—14,7 98,5
КД-5-20 ПЭПА эи, к збз — — 117,5-127,3 19,6—22,6 108,2
КД-6-20 МА эи, к 373 — — 127,3—137,2 39,2—49,0 108,2—118,0
КДА ТЭАТ-1 к 363—368 88,5—93,0 — 107,8 14,7—19,6 157,5—177,0
КДЖ-5-20 ПЭПА эи, к 333—373 — — 88,3- 98,0 8,8—9,8 98,5—108,2
КДЖ-5-40 ПЭПА эи, к 328—333 — — 68,5-88,3 8,8—9,8 88,5—93,5
КДЖ-6-20 ПЭПА эи, к 328—333 — 1 88,3—98,0 8,8—9,8 93,5 — 98,5
кдж-6-40 ПЭПА ЭИ, К 323 — — 68,5—78,4 8,8—9,8 88,5—93,0
Метолон-Э Метил-ТГФА К, тс 498—503 — 196,0 — 5,9—7,8 266,0
РЭС-3 Изометад-ТТФА К 373—378 108,0 137,2 157,0-167,0 21,6 197,0
УП-63 Изометил-ТТФА + + УП-606/2 к, хс 403—413 98,0—108,0 176,5 167,0 19,6—24,5 197,0
УП-544 МА эи, к, тс 423—443 49,0-68,5 137,2—157,0 68,5-88,3 4,9—9,8 —
ЭП-546 МА эи, к, тс 433—453 68,5—88,3 186,0—196,0 78,4—108,0 11,7-16,7 —
УП-610 Ароматический амин к, тс 453-473 58,8-68,5 235,0—255,0 27,5—147,0 10,8—17,6 —
УП-612 МТГФА + УП-606/2 ЭИ, ТС 503-513 34,3—49,0 137,2—147,0 82,0—108,0 6,9—9,8 —
УП-632 УП-581 + УП-606/2 ЭИ, ТС 513-523 46,0-48,0 157,0—182,0 87,3—98,0 8,8—9,8 —
УП-635 Ароматический амин к — 88,3—98,0 157,0 127,3—166,4 11,7-19,6 —
УП-637 Изометил-ТГФА • к 323—373 88,3 137,2 127,3—166,4 21,6 206,5
ЭА МА к 388 — 166,4—176,1 87,3—98,0 14,7—17,6 295,0—344,2
ЭН-6 МА тс 438—453 — 117,6—137,2 49,0—58,8 8,8—11,7 142,6-157,3
ЭН-18 МА — 458—468 — — 29,4—39,2 2,9—5,8 —
ЭПОФ-5 МА к, тс 433 — 166,4 108,0 4,9—6,9 521,0
ЭПОФ-6 МА к, тс 473—503 — 186,2 68,5 3,9—4,9 344,2
эд Д»змет-Х 398 196,0—235,0 44,1—68,5 5,9—8,8 137,2—147,5
* ТЭАТ-1—трнэтаноламинотитаиат; изометил-ТГФА — ангидрид тетрагидроизофталевой кислоты: УП-606/2 — трис(диметиламинометил)фенол; УП-581 —эвтектическая смесь ангидридов кислот; диамет-Х-З.З'-дихлор-М'-диаминодифенилметан.
