книга (Буланов И.М., Воробей В.В., 1998 - Технология ракетных и аэрокосмических конструкций из композиционных материалов), страница 8

Прсдставляют собой нас ыше нные сложные эфиры (полимвлеинаты, олигпакрилаты и..г.п), их смеси между собой или с низкомолекулярными маномерами. Ненасьпценнне полиэфиры являются продуктами поликанденсвции ненасыщенных двухосновных кислот или их ангидридов с многоатомными спиртами (гликплями) Эти смолы— твердые вещества, хорошо растворимые в различных растворителях В частности, в качестве растворителей применяют люнпмерьп способные в процессе отверждения сополимеризоваться со смолами. Связуюшие па основе полиэфирных смол могут отвержлаться как при комнатной, так и при повышенных температурах.

Для отверждения при комнатной температуре исппльзуюг наряду с инициаторами, необходимыми и при высокотемпературном птвержлении, и ускорители распада инициатора. Инициаторами полимеризации чаще всего являются псроксиды и гндропероксиды, а ускорителями их распада — третичные амины, кобальтовые соли нафтеновых кислот (напрнмер, нафтенат кобальта).

Палиэфиры в птвержденном состоянии характеризуются высокой стойкостью к действию воды, минеральных масел, 50 ! 3. Матричные материалы неорганических кислот, многих органических растворителей, хорошими диэлектрическими свойствами. К преимушествам полиэФирных связующих относятся малая вязкость полимеров, обеспечивающая простоту совмещения их с волокнами; способность отвсрждаться в широком температурном интервале .

без применения высоких давлений вследствие гого, чта процесс протекает без выделения низкомолекулярных веществ; простота модифициравания другими смолами Недостатки полиэфирных смол — невысокий уровень механических характеристик в отвержаенном состоянии; небольшая адгезия ко многим нвполнителям; малая жизнеспособность связующих; достаточно большая усадка и наличие в составе токсичных монпмерав (типа стирала). Крелгкийорганические смолы. Получают поликонленсацией продуктов совместного гидролиза смесей моно-, ли-, три- и тетрахлорсиланов. Они обычно представляют собой твердые хрупкие вещества, содержащие дп 1О % не прорсагироваыших силанольных групп. Нанесение кремнийорганических смол на волокна асугцествляют из спиртовых растворов и реже — из расплава.

Отверждение крем нийорганических смол происходит в соответствии с ппликонденсацианным механизмом в результате взаимодействия оставшихся силанольных групп между собой и с отвердителями при наличии катализаторов. Побочными продуктами реакции отверждения являются обычно вада или спирт Отвержденные кремнийпрганическис смолы выгодна отличаются от других связуюших работоспособностью в широком интервале температур ( — 260 .350 С), стойкостью к действию органических растворителей и минеральных кислот. высокими диэлектрическими свойствамн. К недостаткам кремпийорганических смол относятся. низкие по сравнению с другими смолами механические характеристики при невысоких температурах (до 100 ~С), фпрмавание издслий ппд действием значительных давлений, длительный цикл отверждения Злаккидные смолы.

Представляют собой смесь олигомерных продуктов с эпоксидными грутгпами на концах звеньев. Чв1пе применяют эпоксидные смолы, получаемые из эпихлпргидрина и дифенилпропвнв (бисфенола А), называемые дивиовыми 1 КОМПОЗИЦИОННЫЕ МЛТЕРИАЛЫ И ИХ КОМПОНЕНТЫ (смолы типа ЭД), или из эпихлоргидрина и продуктов паликонленсации метилолфенолов, называемые полиэпоксилными либо эпоксифенольными смолами (смолы ЭФ, ЭМ и др.). В последнее время используют смолы из эпихлоргилрина и анилина (смола ЭА), диаминодифенилметана (смола ЭМДА), и-аминофенала (смола УП-610). производных циануровой кислоты (смола Э).() и др. Высокая реакционная способность эпоксидных групп, а также наличие в олигомерах гидроксильных и других функциональных групп обусловливают разнообразие направлений процессов отверждения эпоксидных смол.

Как правило, отвержление осуществляется при наличии атвердителей и катализаторов и протекает без вьшеления низкомолекулярных веществ и с малымн обьелтными усадками. Чаше всего в качестве атвердителей эпаксидных смол примеця1от полифункциапальпые аМИНЫ И аНГИДРИДЫ КИСЛат ОтаеРДИтЕЛЬ сМеп1иваЮт са смаЛой и ее расплавом. При недостаточной вязкости расплава или высокой температуре плавления их смешивают с применением инертного растворителя, например ацетона, который затем уда.иют, или активного разбавителя — низковязкой эпоксидной смолы (ДЭГ, ТЭГ и т.п.).

Эпоксидным связузошим присущ комплекс благоприятных свойств, определивцтих их широкое применение в производстве конструкций из композитав. К этим свойгггввм относятся: высокие механические и адгезионные характе.ристики. позволяюшие достаточна полно использовать свойства армирую!них волокон, большая технологичность связующих, обеспечивающая высокопроизводительную пропитку армирующего напалнител.я, формавание изделия и ега окончательное атверждеиие Эпоксидныс связующие обладают хорошей вдгезией к различным волокнам, могут длительное время находиться в недоотвержденнам состоянии, что позволяет изготавливать на их основе предварительно пропитанные и частично атвержленные полуфабрикаты (препреги).

Процесс отверждения смол можно при необходимости проводить в широком интервале тсмпсра1ур, и он протекает без выделения летучих с малой обьемной уеадКай (1..5%). ОтВЕрждЕННЫЕ ЭПоКСИЛнне свяэуЮ!11ие имЕЮт достаточно высокие механические характеристики (табл. 1. $2). стойки к действию многих растворителей и агрессивных сред, 1.3 Матричные материалы влагостойкие.

их температура эксплуатации может достигать порядка 150...2(!О С. Табл1тиа 1.12 Физико-иехаиичеехие характеристики ~лиерхшеииых сиихутощих ~ Платность р-!0 —, кг/иТеплоставкость па Мар, теису, "О ! ' Относительное уллине! 1иис, % , 'Объсяиах усааха, % КЛТР и Н! 1l Г Вахолатаошсиис та 4 ч. % 1 1.2-1,3 1,2-1,35 1,41-1,43 1, 35-1,40 1,2-1 3 50-80 130-150 250-320 250-280 140-180 0,3-0.5 15-20 1,0-5,0 5-10 2-9 1-5 1-2,5 15-20 0,4-0,5 15-25 Ь,0-8,0 5,0-5.8 2,0-4,2 6,0-9,0 0,1-0,2 4,8-8,0 0,01-0,08 0,08-0,122 0,28-0,32 0,3-0,4 К недостаткам эпоксидных связующих относятся их относительно невысокая теплостойкасть, приволя1цаи к резкой потере прочностных свойств при темттературах, близких к температуре стеклования полимера.

Модифицированные эпоксидные связучошие имеют повыпгенную теплостайкасть. и пластики на их основе могут оставаться работоспособными при температурах 1ЗО...200 аС. Олягояиклические ееязуютцие К таким связующим относятся полимеры, цепи которых состоят из сопряженных ароматических и гетсрациклических звеньев. Наибольшее практическое, применение в настоящее время имеют полиимиды. В качестве связующих эти полимеры можно использовать талька на про- 1.

КОМПОЗИЦИОННЬ]Е МАТЕРИАЛЫ И ИХ КОМПОНЕНТЫ межугачных стадиях их получения, так как на конечной стадии образования ани теряют пластичность и растворимость Первоначальна использовали поликанленсационные полиимидные связующие, при отверждения которых выделялось большое количество низкомолекулярных веществ и воды, чта приводило к большой паристасти пластика (до 20 % об.). В настоящее время предпочтение отдают полиимидным (ПИ) связующим палимериэационного типа, состоящим из алигамерав и смесей иыидоабразующих манамерав.

На волокно связующие наносятся из их растворов (40%-най концентрации). Эти связующие пригодны для совмещения с водокнаыи различныыи методами и на их основе можно иэппавливать препреги с дитсльнай жизнеспособностью. Отвержденне ПИ свяэуюших протекает в интервале температур 300. 350 С Парнстость получаемых на их основе материалов составляет 1 ..3 %.

Отвержденные полииыиды обладают высокой тепла- и термостойкостью, хорошими механическими характеристиками н стойкостью к действию различных агрессивных сред, стабильностью размеров в широком теыпературноы интервале. К недастаткаы ПИ связующих относятся значительные техналсгические трудности изготовления изделий из материалов на их основе. Сравнение прочностных и дефармацнанных свойств связукпцих (табл. 1.12) наказывает, чта связующие, атверждающиеся в соответствии с реакцией поликонденсации (фенолфорыальдегиды, кремнийарганические, палииыидные), иыеют наибольший ыодуль упругости.

При наличии в структуре отвержденных полиэфирных и эпоксидпых связующих гибких эфирных мостиков у этих полимеров повышается устойчивость к деформации и уменьшается модуль упругости. Прочность рассматриваемых связующих находится примерно па одном уровне. Наивысшая температура эксплуатации конструкционных компоэитов определяется тепластойкостью связующего. Тепла- стойкость непосредственно связана с температурой стеклования полимера, так как при ее достижении модуль упругости резко снижается. Наибольшей теплостайкастью обладают густосетчатые полимеры с жесткими звеньями (отвсрждающиеся согласно реакции паликанденсации).

Большинства связующих на основ~ полиэфирных смол обладают меньшей теоластой- ЕЗ. Матричные материалы костью. Плотность и теплафизические свойства отвержденных связующих различаются сравнительна мала. Помимо механических характеристик при выборе связующих оценивают и такие характеристики, как химическая стойкость, диэлектрические свойства и т.д. Териовластичвые полимерные матрицы В последние гады в качестве матриц все более широко приыеняют термопластичные ыатериалы.