Научная статья на тему 'Резинопласты на основе модифицированных эпоксидных олигомеров'

Резинопласты на основе модифицированных эпоксидных олигомеров Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

CC BY
246
106
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Аннотация научной статьи по технологиям материалов, автор научной работы — Двоеглазов А. В., Ершов А. Е., Осипчик В. С.

Работа посвящена разработке высоконаполненных композиционных материалов на основе резиновой крошки и эпоксидного связующего. Изучено влияние технологических параметров процесса прессования на физико-механические характеристики резинопластов. Определен оптимальный режим прессования. Изучено влияние модификации эпоксидного связующего на эксплуатационные характеристики резинопластов.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по технологиям материалов , автор научной работы — Двоеглазов А. В., Ершов А. Е., Осипчик В. С.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

This article is dedicated to development of high-filled composite materials based on rubber crumb and epoxy matrix. The influence of technological parameters of pressing process on physic-mechanical characteristics of rubber-plastics was studied. The optimal conditions of pressing process was determined. Also here was studied the influence of modification of epoxy matrix on exploitation properties of rubber-plastics.

Текст научной работы на тему «Резинопласты на основе модифицированных эпоксидных олигомеров»

Введение добавки ЭЦФ в состав эпоксидного связующего оказывает положительное влияние на физико-механические характеристики композиционных материалов.

Табл. 2. Свойства углепластиков.

Характеристики углепластиков Величина показателя при введении ЭЦФ в количестве, %масс

0,0 5,0 10,0

2 Разрушающее напряжение при растяжении, кгс/мм 124 148 139

Модуль упругости при растяжении, кгс/мм 16680 17240 15915

Разрушающее напряжение при сжатии (полоски),кгс/мм 46,7 58,8 57,9

Разрушающее напряжение при изгибе, кгс/мм 150,3 179,7 143,7

2 Модуль упругости при изгибе, кгс/мм 17143 17960 16040

^Примечание: приведены средние результаты испытаний 6 образцов.

Прочность микропластиков на основе углеродного волокна максимальна при использовании композиции с добавкой ЭЦФ в количестве 10 %масс.; прочность микропластиков на основе органического волокна несколько снижается при увеличении количества добавки ЭЦФ от 1,0 до 10,0%. Это связано, вероятно, с увеличением жесткости (хрупкости) матрицы при введении ЭЦФ и с уменьшением удлинения ее при разрыве. Физико-механические характеристики углепластика возростают при введении в связующее добавки ЭЦФ. Оптимальное количество добавки составляют 5,0 %масс.

Список литературы

1. Popova, G./Popova а, Kireev V., Spytsyn ^ etc.//Mol. Liq. Cryst.2002V.390. № 1. P. 91.

2. Киреев, В.В./ В.В.Киреев, Н.С.Бредов, Ю.В.Биличенко и др.// ВМС. А. 2008. Г 50. № 6. С 1028.

3. Сорокин, М.Ф. Практикум по химии и технологии пленкообразующих веществ/ М.Ф.Сорокин, К.А. Лялюшко.- М.: Химия, 1971.

УДК 678.05

А.В. Двоеглазов, А.Е. Ершов, В.С. Осипчик.

Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия

РЕЗИНОПЛАСТЫ НА ОСНОВЕ МОДИФИЦИРОВАННЫХ ЭПОКСИДНЫХ ОЛИГОМЕРОВ

This article is dedicated to development of high-filled composite materials based on rubber crumb and epoxy matrix. The influence of technological parameters of pressing process on physic-mechanical characteristics of rubber-plastics was studied. The optimal conditions of pressing process was determined. Also here was studied the influence of modification of epoxy matrix on exploitation properties of rubber-plastics.

Работа посвящена разработке высоконаполненных композиционных материалов на основе резиновой крошки и эпоксидного связующего. Изучено влияние технологических параметров процесса прессования на физико-механические характеристики резинопластов. Определен оптимальный режим прессования. Изучено влияние модификации эпоксидного связующего на эксплуатационные характеристики резинопластов.

В связи с увеличением использования полимерных материалов, резко возрастает количество отходов, особенно изношенных автомобильных шин. Их утилизация в настоящее время является актуальной экологической проблемой, поскольку при захоронении они устойчивы к естественному разложению, а их сжигание приводит к выделению токсичных газообразных продуктов[1]. Основным способом переработки шин является измельчение и получение резиновой крошки[2]. Однако, не менее важным фактором с точки зрения использования резиновой крошки помимо экономии первичного сырья, является реализация ценных свойств каучуков[3].

В последние десятилетия появились новые композиционные материалы - рези-нопласты[4]. В резинопластах в качестве матрицы используется термопластичный полимер, а в качестве наполнителя - частицы резины, полученные при измельчении отходов резино-технических изделий. Отличие дисперсной резины от традиционно используемых жестких наполнителей заключается, в первую очередь, в том, что модуль упругости эластичного наполнителя значительно меньше модуля упругости термопластичной матрицы. Во-вторых, в большом размере частиц резины, который достигает 5мм. По составу (полимерная матрица - частицы наполнителя) и способу получения резино-пласты относятся к классу дисперсно-наполненных композитов.

Однако совсем мало внимания уделено резинопластам, в которых в качестве полимерной матрицы выступают реакционноспособные олигомеры, в частности, эпоксидные смолы, высокие эксплуатационные свойства которых предопределили их широкое использование в качестве полимерных связующих для композиционных материалов конструкционного назначения. Систематические исследования по данной тематике не проводились. Поэтому исследование свойств резинопластов на основе эпоксидных олигомеров представляет большой научный и практический интерес.

Целью работы являлось исследование свойств высоконаполненных композиционных материалов на основе резиновой крошки и эпоксидного связующего с целью создания на их основе качественно новых материалов многофункционального назначения.

В работе использовали резиновую крошку, полученную механическим измельчением. Размер частиц резины варьировался в диапазоне от 0,5 до 5 мм. В качестве полимерного связующего использовалась эпоксидная смола марки ЭД-20. В работе использовали отвердители «холодного отверждения» на основе алифатических и ароматических аминов марки Этал-45М. Так как резинопласты получали методом прессования, то было исследовано влияние технологических параметров процесса прессования на эксплуатационные свойства резинопластов. Температура прессования варьировалась от 60 до 100 оС, время выдержки - от 5 до 20 минут, давление прессования - от 50 до 150 кгс/см2. Содержание эпоксидного связующего составляло 5 до 10% масс. Было исследовано влияние температуры, удельного давления и продолжительности прессования на прочностные свойства резинопластов и твердость по Шору. Образцы для испытаний были получены методом прессования. Испытания на твердость и разрушающее напряжение при растяжении и сжатии проводили в соответствии с ГОСТами. Результаты испытаний приведены в таблице 1.

Как видно из полученных данных, максимальные значения твердости по Шору получены при температуре 100 оС, Р=100 кг/см2, времени выдержки 15 минут и содержании связующего 7,5%.

Исходя из требований, предъявляемых к резинопластам, таким как повышенные прочностные характеристики, было исследовано влияние модификации эпоксидного связующего на эксплуатационные характеристики резинопластов.

Используя опыт проведенных ранее на кафедре работ, были определены эффективные концентрации модифицирующих веществ. Результаты исследований приведены в таблице 2.

Табл. 1. Зависимость твердости по Шору от технологических параметров процесса прессования и концентрации связующего.

Параметр Время выдержки под давлением, мин Твердость по Шору(А)

Т=80оС 5 -

10 64

15 68

Т=100 оС 5 -

10 68

15 72

5% связ., Р=100 кг/см2 15 70

7,5% связ., Р=100 кг/см2 75

10% связ., Р=100 кг/см2 66

Табл. 2. Влияние модификации эпоксидного связующего на прочностные свойства резинопластов.

Модификатор ор, кг/см2 ер, % Осж, кг/см2

Без модификатора 11,9 37,9 84,3

Олигоциклокарбонат -10% 14,7 42 98

Органобентонит - 1% 19,1 37,1 102,6

Олигобутадиен - 10% 12,6 26,3 96,5

Как видно из таблицы 2, введение модификатора приводит к улучшению основных характеристик резинопластов - разрушающему напряжению при растяжении и сжатии. Повышение прочностных свойств резинопластов при модификации эпоксидного связующего олигоциклокарбонатом объясняется тем, что в процессе отверждения в присутствии аминных отвердителей образуются эпоксиуретановые связи, обеспечивающие высокую адгезию и совместимость с компонентами системы. Повышение прочностных свойств в случае модификации эпоксидного связующего олигобутадиеном, обусловлено удлинением молекулярной цепи эпоксидного олигомера и увеличением расстояния между реакционными центрами, что тем самым снижает уровень внутренних напряжений. Наиболее эффективным оказалось введение органобентонита. При его введении значения ор и осж увеличиваются на 70-80 % при сохранении высоких значений относительного удлинения. Повышение прочности объясняется активным влиянием модифицирующих систем на процесс отверждения эпоксидных олигомеров и на характер внутренних напряжений.

Помимо высоких прочностных свойств резинопласты должны обладать высокими значениями восстановления и морозостойкости. Было исследовано поведение резинопластов при низких температурах. Образцы для испытаний выдерживали 24 часа при температуре -35 оС, после чего проводили испытания на сжатие. Результаты испытаний показали, что образцы практически сохраняют свои характеристики и обладают высоким восстановлением.

Исследования химической стойкости к различным средам и водопоглощения ре-зинопластов показали их высокую стойкость к действию различных реагентов, при

этом материал обладает низким абразивным износом при больших скоростях и малой температурой разогрева.

На основании полученных результатов были получены образцы изделий для использования в качестве антикоррозионной защиты трубопроводов.

Список литературы

1. Соловьев Е.М. Вторичное использование полимерных материалов. М: Химия, 1985.

2. Дроздовский В.Ф. Измельчение резиносодержащих отходов и свойства измельченных вулканизатов.// Каучук и резина, 1993, №1.

3. Гуль В.Е. Повышение эффективности использования вторичных полимерных материалов// Пластмассы, 1986, №6.

4. Серенко О.А. Структурно-механические особенности деформационного поведения композиционных материалов на основе пластичных полимеров и эластичного наполнителя (резинопластов). Дисс. д.х.н., Москва, 2004.

УДК 678.863

А.О. Шевяго, Е.С. Жаворонок*, А.Е. Чалых*

Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия * Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН, Москва, Россия

ФАЗОВАЯ СТРУКТУРА СШИТОГО ЭПОКСИАМИННОГО ПОЛИМЕРА НА ОСНОВЕ СМЕСИ АРОМАТИЧЕСКОГО И АЛИФАТИЧЕСКОГО ЭПОКСИДНЫХ ОЛИГОМЕРОВ.

The work is devoted to research of properties and establishment of phase structure of three-dimensional polymer formed by curing of a aliphatic and aromatic epoxy resins blend. The conclusions about the nature and structure of initial components dependence of formed structure was drawn on the basis of some experiments.

Работа посвящена исследованию свойств и установлению фазовой структуры трехмерного сшитого полимера, образующегося при отверждении смеси алифатического и ароматического эпоксидных олигомеров. На основании экспериментов сделаны выводы о зависимости образующейся структуры от природы и состава исходных компонентов.

Целью работы было исследование структуры и свойств трехмерного сшитого полимера, образующегося при отверждении смеси алифатического и ароматического ЭО аминным отвердителем.

В качестве объектов исследования были выбраны диановый эпоксидный олигомер EPIKOTE 828 (E828, с Mn=380) и алифатический ЭО Лапроксид 703 (Л703, с Mn=732) с массовым содержанием эпоксигрупп - 22,9 и 14,3%, соответственно. В качестве отверди-теля ЭО использовали олигооксипропилендиамин марки J-230 (J230, с Mn=230). Изучали смеси Е828 и Л703, а также «модельные» системы, представляющие собой отверждающи-еся композиции Е828 или Л703 с J230. Последние композиции наполняли порошками от-вержденных Л703 или Е828, полученных механическим способом. Отвердитель вводили в стехиометрическом количестве, в расчете на общее содержание эпоксидных групп. Отверждение проводили при температуре 60+0,5 °С.

Исследования проводили методами светопропускания, дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК) и деформационно-прочностного анализа. Светопропускание

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.