Конструкционные пластмассы
Композиты на основе ненасыщенных полиэфирных смол
жүктеу/скачать 12,88 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Термостойкие композиты на основе полигетероариленов
| Композиты на основе ненасыщенных полиэфирных смол
Как уже отмечалось, термореактивные олигомеры на основе полиэфирмалеинатов выпускаются в промышленности в виде 50-70%-ных растворов в различных мономерах или олигомерах непредельного ряда. Большую их часть используют в качестве связующих для конструкционных стеклопластиков с волокнистыми наполнителями (волокно или стеклоткань),называемых армированными пластиками. Основным способом их переработки является прессование (при нагревании или без нагрева). Свойства некоторых промышленных марок связующих из полиэфирмалеинатов после отверждения представлены в таблице 7. Таблица 7 Основные свойства промышленных полиэфирных материалов
Недостатком связующих этого типа является сравнительно низкая теплостойкость. Поэтому большинство промышленных марок олигомалеинатных связующих рекомендованы для эксплуатации при температуре не выше 90°С. Однако этот показатель существенно повышается при использовании волокнистых стеклянных наполнителей. В таблице приводятся для сравнения свойства пресс-материалов на основе связующего СВ, содержащего в качестве наполнителя 20-30% рубленого стекловолокна. Как видно из таблицы в этом случае теплостойкость возрастает до 120-180°С, значительно увеличивается прочность при изгибе и ударная вязкость материала. Кроме связующих для армированных пластиков на основе полиэфирных смол промышленностью выпускаются композиции для литья под давлением, наполненные дисперсными минеральными наполнителями. Примерный состав композиции для литья под давлением:
Для переработки методом прессования используют композиции следующего состава :
Среди полиэфиракрилатных связующих необходимо отметить промыш-ленные марки смол, полученных на основе фталевого ангидрида, метакриловой кислоты и следующих многоатомных спиртов:
Указанные связующие применяют в производстве стеклопластиков, свойства которых приведены в таблице 8. Как видно из этой таблицы физико-химические свойства при отверждении широко варьируют в зависимости от химической структуры полиэфирной смолы, выбор которой должен соответствовать требуемым свойствам конструкционного материала. Теплофизические свойства отвержденных материалов на основе олигоэфиракрилатов зависят в первую очередь от плотности сшивки, т.е. от содержания метакриловой кислоты. Однако, в общем теплостойкость этих продуктов колеблется от 70 до130°С. Помимо связующих для стеклопластиков олигоэфиракрилаты применяются для получения литьевых и заливочных компаундов, полимербетонов, печатных форм и анаэробных герметиков. Таблица 8 Свойства отвержденных олигоэфиракрилатов
Термостойкие композиты на основе полигетероариленов Как уже отмечалось, новейшие технологии требуют применения конструкционных материалов, способных сохранять прочностные свойства при высоких температурах и влажности, радиации, воздействия агрессивной среды. Для создания таких материалов наиболее подходящими являются непрерывные наполнители из стеклянных, угольных и синтетических волокон, обладающих высокими физико-механическими характеристиками, выдающейся химической и термической устойчивостью. В таблице 9 приведены сравнительные свойства таких наполнителей. Из таблицы видно, что выбор наполнителя для армированного слоистого пластика должен обуславливаться условиями эксплуатации. Высокую тепло- и термостойкость могут обеспечить стеклянные и угольные волокна. Органические волокна (особенно сверхпрочные высокомодульные волокна полигетероциклического строения) отличаются наиболее высокой прочностью при самой низкой плотности ( удельному весу). Однако они не могут соперничать с угольными и стеклянными по термостойкости. В композициях с непрерывными наполнителями целесообразно применять тепло- и термостойкие связующие, чтобы обеспечить возможность использования высоких прочностных свойств изделий при эксплуатации в экстремальных условиях нагрева, окисления, агрессивных химических агентов. Как уже отмечалось в предыдущем разделе, к таким связующим относятся преимущественно, термостойкие олиго- и полиимиды. Одной из новейших матриц этого типа является смола Технохеми Н795, полученная на основе моно- и бисмалеимидов. В литературе имеются сведения о слоистых пластиках на ее основе. Таблица 9 Сравнительные свойства волокнистых наполнителей различной природы
Примечание: ВМН,целион -карбонизованный полиакрилонитрил; СВМ,терлон,кевлар –ароматические полиамиды; ВНИИВЛОН –полибензтиазол. Препреги из угле- или стеклоткани получают пропиткой наполнителя раствором или расплавом связующего. В качестве растворителя используют смесь эпоксиэтилацетата и метиленхлорида. Эта смесь имеет очень низкое сродство к смоле и легко удаляется из нее в процессе сушки при невысокой температуре (20-70°С). Отверждение композиции проводят в мягких условиях прессованием в автоклаве при максимальной температуре 210°С и небольшом давлении, получая крупногабаритные изделия. Применение катализатора отверждения –диазобициклооктана позволяет снизить температуру до 170-180°С,т.е.до температуры, используемой в стандартном оборудовании. Механические характеристики отвержденного углепластика приведены в таблице 10. Наибольший интерес представляет несущая способность этого материала, которая сохраняется на уровне 60-70% при 240-250°С даже во влажных условиях. Многослойные композиции из Технохеми Н 795 почти не содержат микропор и трещин. Таблица 10 Свойства слоистых пластиков на основе полиимида (Технохеми Н795)
Примечание: числитель до термостарения, знаменатель- после термостарения при 300°С в течение 100ч Благодаря своей высокой теплостойкости композиты на основе смолы Технохеми Н 795 использованы при создании обтекателей воздуха в реактивных самолетах. Они успешно эксплуатируются при температуре до 200°С,что свидетельствует о возможности более широкого использования этой матрицы. Если требуется конструкционный материал с более высокими прочностными и теплофизическими характеристиками, то применяют композиты с полиимидными матрицами типа РМР, LARC и др. Армированные пластики на основе термостойких и сверхпрочных синтетических волокон (органопластики) только лишь начинают входить в промышленное производство. Их применение ограничивается высокой ценой волокнистых наполнителей, поэтому использование этих материалов целесообразно в особых областях неценовой конкуренции (военной промышленности, космической технике и т.п.). Сведения об органопластиках в литературе весьма ограничены. Для примера в таблице 11 приведены некоторые прочностные свойства углепластиков, полученных на основе непрерывного наполнителя из волокна кевлар, которое является ароматическим полиамидом (поли-4,4ﺍ-фенилентерефталамидом). Для сравнения приводятся аналогичные характеристики полиимидного углепластика на основе угольного волокна НМS, которое является карбонизованным полиакрилонитрилом. Как видно из таблицы 11 по некоторым показателям (ударной прочности, сохранению свойств при повышенной температуре) органический наполнитель может превосходить угольный. Таблица 11 Свойства полимерных композитов на основе полиимидной матрицы
Примечание: числитель- при 0°С, знаменатель – при 90°С Таким образом, несмотря на то, что термостойкие высокопрочные композиционные материалы значительно дороже традиционных, они все шире применяются в высокотехнологичных областях, благодаря своим уникальным физико-механическим свойствам. Литература Киреев В.В. Высокомолекулярные соединения. М.: ВШ, 1992.511с. Николаев А.Ф. Технология пластических масс. М.: Химия, 1982.615с. Основы технологии переработки пластмасс. М.: Химия, 2004.597с. Пластики конструкционного назначения (реактопласты). М.: Химия, 1974.304с. Международный транслятор современных пластических масс. М.: Химия, 2004.574с. Справочник по пластическим массам. М.: Химия, 1975.446с. Крыжановский и др.Технические свойства полимерных материалов. С.П-б.: Профессия, 2003.240с. Альперин В.И. и др. Конструкционные стеклопластики. М.: Химия, 1979.357с. Николаев В.В., Соколов И.А. Технология производства стеклопластиков. М.: Химия, 1972.206с. жүктеу/скачать 12,88 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||