Диссертация (1090444), страница 6
Текст из файла (страница 6)
Санкт-Петербург). Поверхность мраморапредварительнообрабатываетсяадгезивом,представляющимизсебяраствор-суспензию фуллероидов (астраленов) в органическом растворителе,либо в воде [80], с последующим покрытием кремнеорганическимигидрофобизаторами. Это позволило увеличит срок службы данных покрытийс 1,5-2 до 10-15 лет.Микромодификация композиционных строительных бетонов. [81] Награницах наполнитель – формирующийся цементный камень фуллероидыиграют роль центров направленной кристаллизации, что приводит, с однойстороны, к появлению фибрилярной структуры цементного камня, а, с другойстороны,кполимерныхпоявлениюдобавок,супрочняющейнадмолекулярнойпоследующимобразованиемфибриллярной микроструктуры, котораяструктурынитевиднойприводит к усилению физико-механических характеристик композиционных бетонов.Исследованиепрочностных характеристик показало возможность снижения количествадорогостоящих СВМ волокон без потери прочности.
В оптимальном случаекомпозиционный бетон с плотностью 1,2 – 1,4 т/м3 обладал прочностью насжатие до 50 МПа, прочностью на растяжение при изгибе 4,4 МПа. Низкаяплотность, а также чрезвычайно низкая влагопроницаемость (менее 1мм/сутки) обеспечивалась использованием легкого непористого наполнителя,полностью заменившего песок. При этом концентрация фуллероидныхдобавок не превышает 10-4 [82].33• Повышение физико-механических характеристик углепластиков.При наномодификации связующего происходит изменяет морфологиюэпоксидной матрицы. Дисперсная фаза в надмолекулярной структурестановится более мелкой и однородной.
На границе раздела фаз «астрален–матрица» образуется высокоориентированный граничный слой полимератолщиной около 10 мкм [21]. Образование высокоориентированных слоевполимера на границе фаз и более однородной структуры матрицы приводит кповышению вязкости ее разрушения и росту прочности углепластика. Придеформации подобных углепластиков (с равномерно распределеннымиуглеродными наночастицами, выступающими в роли стопперов разрастаниятрещин) образуется высокоразвитая сеть микротрещин и через нихмногочисленные дополнительные каналы рассеяния внешней энергии.Механизм многократного хрупкого разрушения ПКМ продлевается донаноуровня, становится менее опасным, высокомодульный КМ приобретаютповышенную выносливость и живучесть.• Микромодификация углепластиков.
Необходимо также отметить,чтовведениефуллероидовтриботехническиевхарактеристики,углепластикичторезкопозволилоповышаетсоздатьихсериюфуллеренмодифицированных антифрикционных материалов [83]. Однако вэтом случае следует говорить о приповерхностной модификации этихкомпозитов с некоторой, уже заметной концентрацией фуллероидныхдобавок.Белая сажа (диоксид кремния)В настоящее время существует ряд модификаций диоксида кремнияаморфной и кристаллической структуры, имеющие один и тот жехимический состав SiO2, используемых в качестве дисперсных наполнителей.Часть из них получается синтетическим путем (осажденный диоксидкремния), а часть имеет минеральное происхождение и получается на основеприродного сырья (кварцит).
Эти модификации отличаются по форме иразмеру частиц, химическому составу, стоимости, областям применения. [84]34Сажа белая – осадок диоксида кремниявыпускается в видетонкодисперсного порошка, непрочных комочков или гранул белого цвета.Массовая доля двуокиси кремния не менее 76-87 %.Согласно ГОСТ 18307-78, в России зарегистрировано 3 марки белыхсаж: БС-50, БС-100, БС-120, отличающихся внешним видом, свойствами ичистотой продукта от примесей.
Получают белые сажи преимущественножидкофазным и газофазным методами. Белые сажи нашли широкоеприменение в шинной промышленности. Введение небольших количествбелой сажи уменьшает общую износостойкость протектора, увеличиваетсопротивлениеэлементовегорисункаскалыванию.Белыесажирекомендуются также как добавки в каркасные резины для повышенияпрочности связи этих резин с кордом[85,86].1.4 Выводы из литературного обзора.В научных статьях, монографиях, технической и патентной литературепополимерныммногочисленныехарактеристикнанокомпозитамданныеоот концентрацииинанодисперсиямзависимостяхприводятфизико-механическихнанонаполнителей, однако процессыструктурообразования, агломерации и зависимости технологических иэксплуатационных свойств нанодисперсий и нанокомпозитов от размеровагломератов наночастиц, как правило, не рассматриваются подробнымобразом.
В качестве нанодобавок используют чаще других однослойные имногослойные углеродные нанотрубки, графен, фуллероиды (фуллерены иастралены), нанодисперсные сажи, детонационные наноалмазы, алмазнуюшихту и т.д. Стоимость углеродсодержащих нанонаполнителей составляет от10 до 100 $ США за 1 грамм. Поэтому применение, гораздо более дешевойбелой сажи (SiO2) 10 рублей за 1 кг при создании нанодисперсий инанокомпозитов представляет интерес не только с научной, но и сэкономической точки зрения.35Основным достоинством большинства работ является повышениефизико-механическиххарактеристикдисперсно-наполненныхнанокомпозитов в 1,5-4 раза по сравнению с полимерной матрицей (привведении от 0,001 до 1 масс.%). Однако, практически не существует работ, вкоторыхиспользуютсистемныйподходкисследованию процессовструктурообразования в нанодисперсиях и эпоксинанокомпозитах с учетомагломерации наночастиц, содержания и влияния агломератов на свойствананодисперсий и полимерной матрицы, а также к комплексному изучениюреологическихиреокинетическихзависимостей,кинетикиусадки,остаточных напряжений при отверждении олигомерных эпоксинаносистем ифизико-механическиххарактеристик.Нетданныхпоисследованиюморфологии структуры эпоксинанокомпозитов и изменению при переходе отжидких нанодисперсий к твердым эпоксинанокомпозитам в ходе реакцииотверждения.
Высокая энергия поверхности наночастицы приводит кобразованиюагломератов,использоватьтехнологиюпоэтомувведения,необходимоиразрабатыватьравномерногоираспределениянаночастиц в олигомерах и полимерных матрицах.Остаетсянерешеннойфундаментальнаяпроблемаомеханизмеусиливающего действия агломератов из наночастиц в полимерной матрице ианалогичных по размерам ультрадисперсных частиц одной и той жехимической природы и формы.Таким образом, исследование влияния наночастиц различной природына структуру и комплекс технологических и эксплуатационных свойствнанодисперсий и нанокомпозитов на основе эпоксидиановых олигомеровявляется комплексной и актуальной задачей современного полимерногоматериаловедения и технологии переработки.ГЛАВА 2 ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ2.1 Состав связующего2.1.1 Эпоксидиановые олигомеры36В качестве объектов исследования были выбраны эпоксидныеолигомеры импортной марки DER-330 (США) и отечественной марки ЭД-20с разными молекулярными характеристиками, широко выпускаемые впромышленности,обладающиеразличнымитехнологическимииэксплуатационными свойствами.Эпоксидиановый олигомерыОбщая структурная формула:CH3CH3CHCH2 OCH2COCH2 CHCH2 OCO CH2nOOHCH3CH3CH CH2OЭпоксидиановый олигомер (ЭО) марки DER-330 (фирма DowChemicals) с вязкостью 7-10 Па*с, плотностью 1.15-1.17 г/см3, массовойдолей эпоксидных групп 23.2-24.4%, с двух фракционным составом исодержанием первой низкомолекулярной фракции - 92 % и ММср ≈ 346г/моль.Выбор данного олигомера обусловлен высокой стабильностьюсвойств(отпартиикпартии),низкойначальнойгетерогенностью(содержание ассоциатов не более - 5об.
%) и низкой оптической плотностью.ЭД-20 (ГОСТ 10587-84) («Завод им. Я.М. Свердлова») - прозрачнаявязкая жидкость светло-желтого цвета с эпоксидным числом 20-22,5 масс. %,молекулярная масса 350-430, плотность при 20 оС 1,12-1,14 г/см3, n=0-3растворяется в бензоле толуоле, ксилоле, кетонах, простых и сложныхэфирах, хлорированных углеводородах; ограниченно растворяется в спиртах;не растворяется в воде, бензине, алифатических углеводородах. Вязкость при25оС 12-25 Па·с.
Общие характеристики исследуемых олигомеровпредставлены в Таблице 2.1.37Таблица 2.1Основные характеристики эпоксидиановых олигомеровСодержание, масс. %ВязкостьКомпонентММсрПа∙с,прио20 С352DER-330370390-ЭД-204107-1012-25эпоксидныхгрупплетучихгидроксильныхвеществ,группне болееионахлора,неомыляемого хлора,не болееболее23,224,40,1-0,2---1,70,90,0060,919,922,0Информация о фракционном составе эпоксидных олигомеров марокDER-330 и ЭД-20 представлена в таблицах 2.2 и 2.3и на рисунке 2.1Таблицы 2.2.
и 2.3Фракционный состав DER-330Кол-воСодержаниеММзвеньевфракции,фракцииnмасс. д100,9191340210,0759320,0047ФракцияММсрФракционный состав ЭД-20Кол-воСодержаниезвеньевфракции,nмасс. д100,8100340624210,1620624908320,0243908364430,00321192ФракцияММсрММ фракции403381,0000ДЕR - 3301массовая доля0,80000,60000,40000,2000230,0000340624908ММа)б)Рисунок 2.1 – Молекулярно-массовое распределение для олигомера DЕR-330(а) и ЭД-20 (б)2.1.2 ОтвердительНанодисперсии отверждали триэтилентетрамином (ТЭТА) фирмы«Dow Chemicals» (вязкость 30 мПа∙с, плотность – 0,995 г/см3, эквивалентнаямасса аминогрупп 24 г/экв.), характеризующимся стабильными свойствами.Количество отвердителя для отверждения DER-330 рассчитывали изстехиометрического равенства эпоксидных и аминных эквивалентов.Структурная формула Триэтилентетрамина (ТЭТА) имеет следующий вид:Получаетсявзаимодействиемаммиакаилиэтилендиамина1,2-дихлорэтаном.
Растворим: в воде, этаноле, ацетоне, эфире, бензоле, нерастворим в гексане. Количество отвердителя рассчитывали по формулχ=э( M / n)K,43где э — содержание эпоксидных групп в олигомере, % (маcc.); М —молекулярная масса амина; n — количество Н-атомов в первичных ивторичных аминогруппах; 43 — молекулярная масса эпоксидной группы; К=1,2...1,4 — коэффициент, определенный экспериментально и зависящий отприроды аминного отвердителя.39Применяется в производстве сукцинимидных присадок к маслам,отвердителей, ускорителей вулканизации, отвердитель эпоксидных смол.Характеристики отвердителя приведены в таблице 2.4Таблица 2.4Технологические и эксплуатационные свойства ТЭТА.СвойствоМолекулярная масса, г/мольПлотность при Т = 25 оС, г/см3Динамическая вязкость при Т = 20 оС, Па·сПоказатели940,9827·10-3Температура плавления, оС- 35Температура кипения, оС, 760 мм р.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
