CC BY
9ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ОТВЕРДИТЕЛЕЙ 4,4'-ДИАМИНОДИФЕНИЛМЕТАНА И ЭТАЛ-450 НА ПРОЧНОСТНЫЕ СВОЙСТВА СТЕКЛОПЛАСТИКОВЫХ СТЕРЖНЕЙ
Т.В. Ефанова, А.Г.Туисов, А.М.Белоусов, Р.Г. Мамашев
Исследовано влияние отвердителей 4,4'-диаминодифенилметана и Этал-450 на технологические параметры эпоксидного связующего в процессе пропитки стеклоровинга и изготовления стеклопластикового стержня. Получены технологические свойства эпоксидных связующих на основе отвердителей Этал-450 и 4,4'-диаминодифенилметана. Изготовлен и исследован стеклопластиковый стержень диаметром 5,4 мм на основе эпоксидных связующих с отвердителем 4,4'-диаминодифенилметана и Этал-450.
ВВЕДЕНИЕ
Полимерные композиционные материалы на основе эпоксидных смол, содержащие волокнистый наполнитель, получили широкое распространение в качестве конструкционных материалов самого различного назначения. Введение волокнистого наполнителя значительно повышает прочность и жесткость, а также позволяет изменять в заданном направлении электрические, теплофизические и другие свойства композита и добиваться их оптимального соотношения, определяемого эксплуатационными требованиями к материалу. Полимерные композиционные материалы с успехом конкурируют с такими традиционными материалами как металлы и сплавы, стекло, дерево, а в ряде случаев только из них могут быть созданы конструкции, отвечающие специальным техническим требованиям.
Но, не смотря на их очевидные преимущества перед традиционными материалами: относительно низкую стоимость технологического оборудования и оснастки, наличия возможности получения изделий самых разнообразных форм и размеров в едином цикле формования, применение стеклопластиков в качестве материалов конструкционного назначения ограничено, вследствие невысоких прочностных показателей после воздействия агрессивных сред. Для повышения прочностных показателей стеклопластиковых композиционных материалов хорошо зарекомендовали себя методы химической или физико-химической модификации эпоксидных связующих.
Выбор полимерной композиции для конкретной цели определяется ее технологическими характеристиками, температурой отверждения и влиянием на свойства композиционного материала. Основными технологическими характеристиками являются вяз-
кость, время гелеобразования и жизнеспособность системы, т. е. изменение ее реологических характеристик с течением времени [1].
В составе композиций возможно использование различных сочетаний отвердителей и катализаторов. В качестве отверждающих агентов могут применяться алифатические и ароматические амины, ангидриды дикарбоно-вых кислот, соединения, содержащие гидро-ксильную группу. Варьирование компонентов позволяет получать широкий спектр разнообразных свойств композита [2].
Целью данной работы является исследование влияния отвердителей 4,4'-диаминодифенилмета и Этал-450 на технологические характеристики эпоксидного связующего и прочностные показатели стекло-пластикового стрежня, изготовленного на основе данных связующих.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
В эксперименте были использованы: эпоксидиановая смола ЭД-22 (ФКП "Завод имени Я.М. Свердлова"); отвердитель амин-ного типа ДАДФМ - смесь изомеров диамино-дифенилметана (ОАО «НИИХИМПОЛИМЕР» г. Тамбов) отвердитель аминного типа ЭТАЛ-450 (ЗАО "ЭНПЦ ЭПИТАЛ"); стеклоровинг РБН 17-1200-202 (ОАО "Сен-Гобен Ветротекс Стекловолокно"), полиамидная нить 28,8 тек-са (Щекинское ОАО "Химволокно").
В работе были исследовано эпоксидное связующее состоящее из ЭД-22 и ДАДФМ с процентным соотношением 80:20, соответственно - связующее №1. Для сравнения было взято связующее на основе смолы ЭД-22 и аминного отвердителя Этал-450 - процентное соотношение 80:20, соответственно - связующее №2.
В лабораторных условиях были проверены связующие на технологические показа-
22
ПОЛЗУНОВСКИЙ ВЕСТНИК № 1-2 2008
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ОТВЕРДИТЕЛЕЙ 4,4'-ДИАМИНОДИФЕНИЛМЕТАНА И ЭТАЛ-450 НА ПРОЧНОСТНЫЕ СВОЙСТВА СТЕКЛОПЛАСТИКОВЫХ СТРЕЖНЕЙ
тели - время гелеобразования при температуре 120+20С (плитка с диаметром отверстия 20 мм и глубиной 5 мм) и начальную условную вязкость п при различных температурах (на вискозиметре ВЗ-1 с диаметром сопла 5,4мм). В таблице №1 представлены технологические параметры эпоксидных связующих.
Таблица 1
Технологические показатели эпоксидных свя-
Из данных таблицы 1 видно, что связующее на основе аминного отвердителя ДАДФМ обладает высокими технологичными свойствами вследствие более низкой вязкости по сравнению с эпоксидным связующим на основе Этал-450. Связующее, обладающее более низкой вязкостью, способствует увеличению степени пропитки стеклоровинга и, как следствие, повышает монолитность и прочностные характеристики изделий из стеклопластика.
Полученные эпоксидные связующие были последовательно залиты в пропиточную ванну, через которую протягивали ровинг РБН 17-1200-202, с последующим изготовлением стеклопластикового стержня диметром 5,4 мм с кольцевым слоем из полиамидной нити. Формование и отверждение стеклопла-стиковых стержней осуществлялось протяжкой со скоростью от 20С до 1600С, температура выдержки до полного отверждения составляла 160±20С в течение 4 часов.
Содержание эпоксидного связующего в отвержденных стеклопластиках составило 18,3±0,5% от массы стеклопластика.
Для оценки физико-механических показателей у полученных стеклопластиковых стрежней был определен предел прочности при поперечном изгибе (ГОСТ 25.604-82).
Для оценки влияния агрессивных сред стеклопластиковые стрежни были подвергнуты химическому старению в среде NaOH при температуре 8о0С в течение 7 суток и Ca(OH)2 при температуре 150оС в течение 14 часов. Предел прочности аМаОН, аСа(ОН)2 при поперечном изгибе (ГОСТ 25.604-82) во всех случаях определяли нагружением образцов методом поперечного изгиба.
В таблице 2 представлены результаты исследования эпоксидного связующего на основе аминных отвердителей ДАДФМ и ПОЛЗУНОВСКИЙ ВЕСТНИК № 1-2 2008
Этал-450 на изменение предела прочности стеклопластикового стержня при поперечном изгибе до и после выдержки в средах МаОН в течение 7 суток при температуре 800С, и Са(ОН)2 при температуре 150оС в течение 14 часов.
Таблица 2
Прочностные значения стеклопластиковых стрежней диметром 5,4 мм изготовленных на основе связующих с отвердителями ДАДФМ и Эталом-450
Данные таблицы 2 показывают, что стеклопластиковые стержни на основе эпоксидного связующего с отвердителем ДАДФМ обладают более низкими значениями предела прочности при поперечном изгибе стержня до и после выдержки в средах МаОН и Са(ОН)2 по сравнению со стеклопластиковы-ми стержнями на основе эпоксидного связующего с отвердителем Этал-450.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
1. Эпоксидное связующее для стеклопластиков на основе отвердителя ДАДФМ обладает более низкой вязкостью, а следовательно, является более технологичным по сравнению с эпоксидным связующим с отвер-дителем ЭТАЛ-450.
2. Установлено, что стеклопластиковые стрежни диаметром 5,4мм, изготовленные на основе эпоксидного связующего с аминным отвердителем ДАДФМ имеют, наибольшее снижение предела прочности при поперечном изгибе до и после воздействия растворов МаОН и Са(ОН)2, в отличие от стеклопластиковых стрежней, изготовленных на основе эпоксидного связующего с аминным отверди-телем ЭТАЛ-450.
ЛИТЕРАТУРА
1. Киселев Б.А. Стеклопластики. М.: Госхим-издат. 1961. - 120с.
2. Пакен А.М. Эпоксидные соединения и эпоксидные смолы: Пер. с нем. / Под. ред. Л.С. Эфросв. - Л.:Госхимиздат. -1962. - 964 с.
зующих
П при П при П при
Связующее 1гел, темпе- темпе- температуре
сек ратуре ратуре 55оС,
45оС, 50оС, сек.
сек. сек.
№1 993 93 62 48
№2 656 230 160 129
Стеклопластик Стеклопла-
Параметр на основе стик
связующего на основе
№1 связующего
№2
а, 1727,1 2161,0
МПа
амаОН, 1226 1923
МПа
аса(ОН)2, 881 1318
МПа
