Диссертация (Эпоксидные сферопластики с минимальными усадками и напряжениями для облегченных конструкционных материалов и изделий радиотехнического назначения), страница 5

Кроме того, S-стекла имеют болеевысокую теплостойкость, нежели Е-стекла. Волокна из S-стекла обладаютнаряду с высоким качественным уровнем свойств довольно умереннымуровнем стоимости (S2-, или С12-стекла).КомпозицияМ-стеклапозволилаполучатьстеклонаполнителисвысоким модулем упругости (Е = 113 ГПа). Однако присутствие бериллия(окиси бериллия) препятствует созданию коммерческой продукции.Низкие диэлектрические показатели D-стекол послужили причинойисследования возможности их применения в электронике.

Они обладаютнизкой диэлектрической проницаемостью (3,8), по сравнению с E-стеклами(5,9) и могут найти применение при создании обтекателей антеннрадиолокаторов.27L-стекла (свинцовые) применяются для изготовления радиационнойзащиты. Полые стеклосферы из такой композиции могут быть использованыдля создания защиты людей и конструкций работающих с рентгеновскимизлучением, и в качестве специальных меток в композитах, которые неразрушатся под воздействием рентгеновского излучения.Образцы специальных композиций стекол создаются для исследованиявозможности создания материалов со специальными свойствами, однако втехнологии производства ПСМС они применяются весьма редко [46, 51, 52].При создании конструкций на основе сферопластиков применяютметоды прессования, инжекции, контактным, вакуумным, автоклавнымметодами формования. Для получения многослойных конструкций, какправило, сферопластик формуют предварительно [24].Листы компаунда, содержащие термореактивное связующее и полыестеклянные микросферы (до 62 об.

%) [25],раскатыванияпредварительноможно получать путемраспределенноймеждудвумяантиадгезионными подложками смеси валками в лист требуемой толщины.Недостатками этого метода является высокая пористость материала,неравномернаяплотностьсинтактиков,нестабильностьфизико-механических характеристик материала.Возможноизготовлениекомпаундовнаосновеэпоксидныхолигомеров и полых стеклянных микросфер в экструдере с щелевой головкойленту изтребуемойкоторого затем раскатывают валками или в прессом в листтолщины[26]дляполучениялистовыхматериалов(полуфабрикатов) - многослойных сэндвич-конструкций.Полученный материал однородный по плотности, с минимальнойпористостью,пригодныйдляформованияметодамивакуумногоиавтоклавного формования, прямого и литьевого прессования, однакообладает низкой теплостойкостью.28Таким образом, получение сферопластиков с низкой плотностью,диэлектрической проницаемостью с повышенной теплостойкостью длясоздания многослойных конструкций с легким заполнителем являетсякомплекснойиактуальнойзадачейсовременногополимерногоматериаловедения и технологии переработки полимерных композиционныхматериалов в изделия специального назначения.29ГЛАВА 2.

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ2.1. Объекты исследованияВыбор объектов исследования обусловлен необходимостью полученияна базе известных промышленных марок эпоксидных смол связующего наоснове смесевых композиций с широким интервалом ММР и достаточнымуровнем физико-механическихи реологических характеристик. ШирокоеММР позволит установить зависимость остаточных напряжений и усадочныхпроцессов при отверждении ЭДО от молекулярных характеристик, а так жесвязь между ними. В дальнейшем, смесевые композиций предполагаетсяприменять в качестве матрицы в сочетании с выбранными разбавителями,необходимымиуникальнымдляулучшениякомплексомпропитки,диэлектрическихиПСМС,обладающимихарактеристикинизкойплотностью.

Это позволит создать сферопластик применяемый для сендвичкомпозитовсулучшеннымкомплексомэксплуатационныхтехнологических свойств [53].ЭД-20ЭДО марки ЭД – 20(ГОСТ 10587-84) – прозрачная вязкая жидкостьсветло-желтого цвета, плотность 1150 кг/м3, динамическая вязкость 12 Па▪с,эпоксидное число 19-22.ЭД-16ЭДО марки ЭД – 16(ГОСТ 10587-84) – прозрачная высоковязкаяжидкость желтого цвета, плотность 1160 кг/м3, динамическая вязкость 20003000 Па▪с, эпоксидное число 16-18.ЭД-8ЭДО марки ЭД – 8(ГОСТ 10587-84) – прозрачное твердое веществоянтарного цвета, плотность 1180 кг/м3, эпоксидное число 7-9.DER-33030иЭДО марки DER-330 фирмы «Дау Кемикал» – прозрачная вязкаяжидкость, плотность 1170 кг/м3, динамическая вязкость 7-10 Па▪с, эпоксидноечисло 21 - 22.DER-332ЭДО марки DER-332 фирмы «Дау Кемикал» – прозрачная вязкаяжидкость, плотность 1130 кг/м3, динамическая вязкость 4 - 6 Па▪с, эпоксидноечисло 12-24.Структурная формула:CH3CH3CHCH2 OCH2COCH2 CHCH2 OCO CH2CH CH2nOOHCH3OCH3Эпоксидные олигомеры растворяются в бензоле, толуоле, ксилоле,кетонах, простых и сложных эфирах, хлорированных углеводородах;ограниченно растворяется в спиртах; не растворяется в воде, бензине,алифатических углеводородах.Дляпониманиявлияниямолекулярныххарактеристикигетерогенности структуры на объемную усадку и остаточные напряженияпри отверждении, помимо выбранных исходных марок ЭДО, были изученыих смеси с различной ММср, содержанием 1-ой фракции и гетерогенностью,рассчитанные по разработанной методике с учетом распределения Флори,(таблица 2.1) [54-57].Таблица 2.1.Характеристики эпоксидных олигомеров и их смесей.Состав смесей, масс.

%№DERDER ЭД- ЭД- ЭД--332-33020168СодержанММсрСодержаниеие1-ой фракцииассоциатов, об. д.1.100----3460,9931-η,Па*с20оС7t г,мин2002.-100---3640,920,10111203.-7030--3760,890,14121184.-5050--3840,860,15131155.-3070--3920,840,1614966.--100--4030,810,1816927.-85-15-4060,850,1821908.-207010-4190,790,2025829.-75-25-4340,80,223010510.-2570-54360,80,23209411.- 4050554420,80,232710012.- 60251054470,80,24146013.- 70-30-4480,770,24328014.- 80-1554510,810,252010015.- 60-40-4760,720,28657516.- 85--154980,80,313611017.- 40-60-5320,620,361995118.- 20-80-5870,520,449753719.- 70--306320,690,502875320.- 60--407220,610,63118547Для снижения вязкости эпоксидных олигомеров и их смесей вводилинизковязкие активные и инактивные разбавители:Ацетон(ГОСТ 2768-84) - прозрачная бесцветная высоколетучая жидкость схарактерным резким запахом с температурой кипения 56,24 оС, плотностью789 – 791 кг/м3 (при 200С).Структурная формула ацетона:32Спирт этиловый(ГОСТ 18300-87) - прозрачная бесцветная высоколетучая жидкость схарактерным резким запахом с температурой кипения 78,39 °С, плотностью789,3 кг/м3 (при 200С).Структурная формула этилового спирта:Толуол(ГОСТ 5789-78) - Бесцветная подвижная летучая жидкость с резкимзапахом.

Смешивается в неограниченных количествах с углеводородами,многими спиртами, простыми и сложными эфирами, не смешивается с водой.Горюч, сгорает коптящим пламенем.Структурная формула толуола:Активныйразбавительалифатическийдиэпоксиддиэтиленгликоля марки ДЭГ-1 (ТУ 2225-390-04872688-98) - маслянистаяжидкость от светло-желтого до красно-коричневого цвета, вязкостью 0,07Па∙с, плотностью 1132 кг/м3 (при 250С).

Массовая доля эпоксидных групп неменее 25 масс. %.Структурная формула ДЭГ-1:H2CCH CH2 O CH2 CH2 O CH CH2 O CH2OCH2CHOОтвердитель:33Триэтилентетрамин (ТЭТА) фирмы «Дау Кемикал» - прозрачнаяжидкость, ядовит, выпускается как DEH-24 и фирмой «Юнион карбайд».Эквивалентная масса аминных групп 24 г/экв , вязкость при 25 оС 0,020 0,023 Па*с.Структурная формула:2.1.2 НаполнителиПолые стеклянные микросферы (ПСМС) маркиМС-9 ВП (ТУ 6-48-91-92)ПСМС представляет собой белый порошок состоящий из сфер сосредним диаметром частиц ~ 54 мкм, плотностью 420 кг/м3 и 220 кг/м3,аппретированых γ-аминопропилтриэтоксисиланом (аппрет - АГМ-9).Таблица 2.2Характеристики полых стеклянных микросфер марки МС-ВП-А9 (ТУ 648-91-92) [58].п/пХарактеристикистеклянных полыхмикросфер1Форма частиц234567Коэффициент формычастиц, (kе)Средний диаметрчастиц, мкмУдельная поверхность(Sуд), м2/гТолщина оболочки, мкмИстинная плотностьстеклянной оболочкимикросфер,103, кг/м3Доля стекляннойоболочки в объемеСтеклянные полые микросферы маркиМС-ВПМС-ВПМС-ВПМС-ВПА9(1л)А9(2)А9(4)А9(5)сферическ сферичес сферичес сферичесаякаякаякая2,52,52,52,5746754620,0350,0390,0480,042~7,0~7,0~7,0~11,02,42,42,42,49,010,012,517,5348910111213полой микросферы, об.%Доля газа в объемеполой микросферы, об.%.Насыпная плотность 103,кг/м3 (ГОСТ 11035.1-93)Истинная плотность 103,кг/м3 (ГОСТ 18995.1–73)Параметр φm, об.

д.* по:- насыпной плотности- по кривой уплотненияПрочность полыхмикросфер (10%разрушения в воде),МПаДавление началаразрушения ПСМС приуплотнении, МПа919088830,1160,1440,180,230,220,250,30,420,530,640,570,620,600,620,60,624,16,011,515,01,03,07,58,5881Показатель рH884* - по методике МИТХТ им. М. В. ЛомоносоваВыбор ПСМС марки МС-ВП-А9 в качестве наполнителей обусловлених диэлектрическими свойствами, повышенной плавучестью и достаточнымифизико-механическими характеристиками.2.2.

Методы исследованияОпределение объемной усадки ЭДО при отверждении.Кинетику объемной усадки в ходе отверждения ЭДО исследовалиметодомдилатометриисиспользованиемразборногостеклянногодилатометра состоящего из пробирки со шлифом (объемом 15-20 см3) и35градуированного в мл. капилляра внутренним диаметром 3-4 мм с ценойделения – 0,01 мл, имеющего на концах шлифы. в условиях близких кизотермическим.Вкачествеизмерительнойжидкостиприменяливысококипящее низковязкое минеральное масло марки И-8А, котороепрактически не взаимодействует с ЭДО и отвердителем.