Диссертация (1091426), страница 10
Текст из файла (страница 10)
19 представлены зависимости нарастания остаточныхнапряжений для системы ЭДО марки ЭД-20 + ТЭТА с различнымсодержанием разбавителя при температуре 25 оС, для других температурзависимости имеют аналогичный вид.Рисунок 3.19 – Кривые нарастания напряжений ЭДО марки ЭД-20 +ТЭТА с разбавителем ДЕГ-1 (7) при разном их содержании (об.
%) : 2 - 5об. %; 3 – 10 ; 4 – 15 ; 5- 20 и 6- 40 об. %.Кинетические зависимости остаточных напряжений для смесей ЭД20 с ДЕГ-1 имеют S – образный вид, и по характеру не отличаются откривых для не модифицированных ЭДО. При 25 оС, в зависимости отсодержанияразбавителя в системе ЭДО при отверждении возникаютнапряжения от 2 - 12.4 МПа, что составляет от 1.0 до 11.0% от прочностиэпоксиаминного полимера. При повышении температуры, как и в случае сне модифицированными ЭДО, уровень напряжений возрастает, однако, вэтом случае, эластификатор наиболее эффективно снижает напряжения вЭДО с 42 до 2.3 МПа при температуре отверждения 100 оС.75Нарисунке3.20представленныобобщенныезависимостимаксимальных остаточных напряжений в композиции на основе ЭДОмаркиЭД-20отсодержанияразбавителяДЕГ-1приразличнойтемпературе.Рисунок 3.20 – Кривые нарастания напряжений в системе ЭД-20 +ТЭТА + ДЭГ-1 при различных температурах отверждения: 1- 100оС, 270оС, 3- 50 оС, 4- 25 оС.Конечная усадка (Ук) при отверждении композиций ЭД-20 + ТЭТА+ ДЭГ-1 за 24 часа при ~ 30 оС изменяется в пределах от 5.1 до 7 об.%,при этом напряжения снижаются с 11.0 до 2.0 МПа.Независимооттемпературы,зависимостимаксимальныхостаточных напряжений для композиций ЭД-20 с активным разбавителемимеют перегиб в области его содержания ~ 20 об.%, после которогофактически выравниваются до значения ~ в 2 МПа.Однако следует отметить, что содержание разбавителя более 40 об.% приводит к снижению температуры стеклования (на ~30оС) итеплостойкости, о чем свидетельствуют данные ДСК (рисунок 3.21).76а)б)Рисунок 3.21 – Термограммы ДСК для систем ЭДО+ разбавитель присодержании ДЕГ-1 а) 10 об.
% и б) 40об.% отвержденных ТЭТА при 130оСИсходя из зависимостей, представленных на рисунке 6 можно сделатьвывод, что введение 40 об.% ДЭГ-1 приведет к снижению Тст ЭД-20 на 31%.Введение до 20 об. % активных разбавителей (ДЭГ-1 и СО-3) всистему на основе ЭДО приводит к снижению вязкости в ~3 раза,улучшению качества пропитки волокнистых наполнителей, повышениюобъемной усадки (на ~2.5 об. %) и снижению остаточных напряжений в ~677раз в результате возрастания подвижности отрезков полимерной цепи втрехмерной сетке, а также снижению Тст не более ~20оС.По данным термомеханического анализа, а также исследованийусадки и остаточных напряжений можно заключить, что оптимальнаяконцентрация активного разбавителя ДЭГ-1 в композиции на основе ЭДОс аминным отвердителем составляет ~ 10-20 об.
%Таким образом, в заключение главы, можно сделать следующие выводы[72,73]:1. Реакцию отверждения ЭДО возможно разделить на 3 области:кинетическую, переходную и диффузионную. С повышением ММср,содержания ассоциатов и уменьшением доли 1 фракции, влияниедиффузии при отверждении ЭДО будет увеличиваться.2. Наиболее оптимальными с технологической точки зрения будутсвязующие с ММср ≥ 400 г/ моль, так как они обладаютнаименьшими остаточными напряжениями.3.
Для оптимизации процесса, отверждение ЭДО следует проводить вступенчатом режиме, так как в изотермических условиях повышениетемпературы приводит к резкому повышению остаточныхнапряжении, а ее понижение к замедлению процесса, что может бытьне выгодно с технологической точки зрения4. Добавление до 20 об% активных разбавителей в систему на основеЭДО приводит к повышению объемной усадки и резкому снижениюостаточных напряжений за счет эластификации композиции, а так жеснижению температуры стеклования до 31 % от Тст для ЭД-20 и еетермостойкости.78ГЛАВА4.ДИСПЕРСНОЙИССЛЕДОВАНИЕСТРУКТУРЫНАВЛИЯНИЯКИНЕТИКУПАРАМЕТРОВУСАДКИИОСТАТОЧНЫЕ НАПРЯЖЕНИЯ В НАПОЛНЕННЫХ СИСТЕМАХ НАОСНОВЕ ЭПОКСИДНЫХ ОЛИГОМЕРОВ ПРИ ОТВЕРЖДЕНИИ4.1 Исследование влияния дисперсного наполнителя на кинетикуусадки сферопластиков на основе ЭДО и ПСМС при отверждении.Дисперсно-наполненная структура композиционных материалов, вчастности сферопластиков, как показано в работах [25-26], адекватноописывается с помощью модельных представлений в рамках обобщенныхпараметров с учетом построения решеток и упаковки дисперсных частиц вобъеме.Для определения составов ДНПКМ, обобщенных параметровструктуры, классификации материалов по структурному принципу инахождения корреляции в терминах состав – структура – свойства былиопределены основные параметры дисперсных наполнителей (полыестеклянные микросферы – ПСМС) и выполнены расчеты по известнымформулам [25, 74].Для сравнения, в таблице 4.1 приведены расчетные значенияпараметров структуры ДНПКМ для композиций ЭД-20 + фракция ПСМСмарки МС-ВП-А9 с диаметром частиц 30 мкм при φm = 0,62 об.
д. итолщине граничного слоя 0,3 мкм.79Таблица 4.1Обобщенные параметры структуры ДНПКМ: ЭД-20 + фракция ПСМСмарки МС-ВП-А9 (диаметр 30 мкм) при φm= 0,62 об. д.СодержаниедисперсногонаполнителяОбобщенные параметры структуры ДНПКМφ н,об. д.Θ,об. д.φн,*В,об. д.М,об. даср,мкмаср / dРазбавленные ДНПКМ – 1,0 ≥ Θ ≥ 0,9об. д.0,010,980,010,00174,05,80,030,950,020,00103,03,40,050,920,030,0078,02,6Низконаполненные ДНПКМ 0,90 ≥ Θ ≥ 0,75об.
д.0,060,900,040,0070,02,30,0760,880,050,0060,02,00,090,850,060,0053,41,80,110,820,070,0046,01,50,130,790,080,0040,51,3Средне-наполненные ДНПКМ 0,75 > Θ ≥ 0,20об. д.Группа 1 – 0,75> Θ > 0,45об. д. (ДНПКМ до предела текучести)0,160,750,100,0034,01,10,180,710,110,0030,21,00,220,650,130,0024,50,80,2550,590,160,0020,40,70,290,530,180,0017,10,60,320,480,200,0014,60,5Группа 2 – 0,45> Θ > 0,20об.
д. (ДНПКМ с пределом текучести)0,340,450,210,0013,20,440,390,370,240,0010,00,330,410,340,250,008,80,30,430,310,260,007,70,260,470,240,290,005,70,2Высоконаполненные ДНПКМ – 0,20 ≥ Θ ≥ 0,0об. д.0,50,200,310,004,40,150,520,160,320,003,60,120,540,130,330,002,80,090,570,080,350,001,70,06800,60,030,370,000,650,020,620,000,380,000,000,00Сверхвысоконаполненные ДНПКМ – Θ < 0; аср=0, φн> φm0,637-0,03**Примечание:* - при известной плотности ДНПКМ и исходных компонентоврассчитывается содержание наполнителя в масс. %, масс. д., масс.
ч.;** - отрицательное значение параметра Θ указывает наформирование трехфазного ДНПКМ пористой структурыНа рисунке 4.1 приведена зависимость среднестатистическогорасстояния между частиц (аср) для композиции ЭД-20 + фракция ПСМСмарки МС-ВП-А9 с диаметром частиц 30 мкм от содержания наполнителя.Рисунок 4.1 – Зависимость аср для композиции ЭД-20 + фракцияПСМС марки МС-ВП-А9 с диаметром частиц 30 мкм и φm= 0,62 об. д. отсодержания наполнителяВ таблице 4.2 приведены расчетные параметры ДНПКМ – ЭД-20 +ПСМС марки МС-ВП-А9(1л) с диаметром 72 мкм,толщине граничного слоя 0,3 мкм.81φm=0,62об.д.
иТаблица 4.2Обобщенные параметры структуры ДНПКМ: ЭД-20 + ПСМС маркиМС-ВП-А9(1л) (диаметр 72 мкм) при φm=0,62об. д.Содержаниедисперсногонаполнителяφ н,об. д.φн,*Обобщенные параметры структуры ДНПКМΘ,об. д.В,об. д.М,об. даср,мкмаср / dРазбавленные ДНПКМ – 1,0 ≥ Θ ≥ 0,90об. д.0,010,980,010,00418,25,80,030,950,020,00247,23,40,050,920,030,00186,52,6Низконаполненные ДНПКМ - 0,90 ≥ Θ ≥ 0,75об. д.0,060,040,00167,22,30,900,880,050,00143,82,00,0760,090,850,060,00128,21,80,110,820,070,00110,81,50,130,790,080,0097,11,350,150,760,090,0086,01,2Средне-наполненные ДНПКМ 0,75 > Θ ≥ 0,20об.
д.Группа 1 – 0,75> Θ > 0,45об. д. (ДНПКМ до предела текучести)0,100,0081,21,10,160,750,180,710,110,0072,61,00,220,650,130,0058,70,80,590,160,0049,10,70,2550,270,560,170,0045,450,60,320,480,200,0035,10,5Группа 2 – 0,45> Θ > 0,20об. д. (ДНПКМ с пределом текучести)0,210,0031,60,340,450,440,360,420,220,0028,30,40,410,340,250,0021,10,30,310,260,0018,50,260,430,450,270,280,0016,10,22Высоконаполненные ДНПКМ – 0,20 ≥ Θ ≥ 0,0об. д.0,50,310,0010,60,150,200,520,160,320,008,60,120,540,130,330,006,70,090,570,60,080,030,350,370,000,004,01,60,060,02820,620,380,000,000,000,00Сверхвысоконаполненные ДНПКМ – Θ < 0; аср=0, φн> φm-0,030,6370,390,00--Примечание:* - при известной плотности ДНПКМ и исходных компонентоврассчитывается содержание наполнителя в масс.
%, масс. д., масс. ч.;** - отрицательное значение параметра Θ указывает наформирование трехфазного ДНПКМ пористой структурыНа рисунке 4.2 приведена зависимость аср для композиции ЭД-20 +ПСМС марки МС-ВП-А9(1л) с диаметром частиц 72 мкм и φm=0,62об. д. отсодержания наполнителя.Рисунок 4.2 – Зависимость аср для ЭД-20 + ПСМС марки МС-ВПА9(1л) с диаметром частиц 72 мкм и φm=0,62об.д. от содержаниянаполнителяВ таблице 4.3 приведены расчетные параметры ДНПКМ – ЭД-20 +ПСМС марки МС-ВП-А9(4) с диаметром 56 мкм, при φm = 0,64 об.д.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
