строение (557054), страница 74
Текст из файла (страница 74)
Гибкоцепные структуры имеют термопластичные полимеры с невысокой теплостойкостью. Созданы структуры, где наряду с бензольными кольцами присутствуют другие атомы, являющиеся своеобразными шарнирами, во- --(ф-0-Я- ав и окисле. тельное среде с о, гпа е, мпа т, аг/ма Материал 500 650 700 750 800 !050 780 570 490 800 21 15 20 21 19 2300 2900 2900 3200 3000 С ЯОз А1зОз ЯС ВеО Волокно и, кг/м' и, мкм Е, Гпа СН,-СН-СН«-".
! и-Н ОН ! 1 Н-Н 1 Снт — СН вЂ” СНз-." ОН Снт- Сн-Сит —" 'а а~ Сне- СН-СН«--. н-н-н ! а ! Н вЂ” Н вЂ” Н Стеклиииое Барное Углеродиое (высо- комодульиое) СВо! Терлои 2300 2600 ! 700 5... 40 100... 150 5... 10 70... 130 400 410 2000 3500 3000 1400 1400 5...8 5...8 2300 1400 !30 80 круг которых может происходить вращение бензольиых колец. Например, полиоксифенилеи, его структура является жесткогибкоцеп- ной, что позволило получить из этого полимера волокно «арилокс». К жесткогибкоцепным полимерам относятся уже освоенные и широко используемые в промышленности теплостойкие волокна «арамидное» вЂ” так называемое «СВМ» — синтетическое волокно высокомодульное (зарубежные названия Кевлар-49, РРД-49) и аримидное — «терлон». Структурные звенья арамидного и аримидного волокон приведены ниже: О а -С-!со)-С-Н -~~~~-1 1 'и н Лроагоднао до»оооо а а ,,с- -с» Г- с, 00,: -( э- -3 а а Лронодооо долокно Из органического волокна можно приготовить нити, жгуты.
При текстильной обработке волокон получаются ткани определенной структуры, освоено производство безузелковой ткани, волокна сваривают или склеивают, тем самым устраняя истирание в местах соединения тканей (узелков), так называемые нетканые материалы. Свойства волокнистых наполнителей представлены в табл. 34. Нитевидные кристаллы. Одним из самых типичных представителей дискретных волокон являются нитевидные кристаллы «усы» (Вискерсы — зе)з(вйегв). У большинства нитевидных Табл н ц а 34. Свойства высоаоирочиых волокнистых нанолнителей Кю кристаллов Ы )100. Свойства некоторых нитевидных кристаллов приведены в табл.
35. Т а б л и ц а 35. Свойства нитевидных кристаллов (усов) Многие термореактивные смолы, находясь в жидком состоянии, легко пропитывают «усы», а отверждаясь, дают возможность получения композитов наиболее простым способом. Метод размещения волокон в порошкообразной смоле, находящейся в неотвержденном состоянии, еще не получил должного развития, однако он представляет весьма экономичный способ получения беспорядочно армированных материалов. Полимерные сввауюзцне Кй) В качестве полимерной матрицы в композиционных материалах используются, в первую очередь, термореактивные смолы.
Синтетические (термореактивные) смолы подразделяются на отверждаемые без вьщеления побочных продуктов (по механизму реакции полимеризации) и на отверждаемые с выделением низко- молекулярных продуктов (по механизму поликонденсации), К смолам, отверждающнмся по первому механизму, относятся эпоксидные смолы, наиболее часто используемые в композиционных материалах и пластмассах в качестве связующего, пленкообразующего в клеевых и лакокрасочных композициях.
Они имеют на концах реакционноспособные оксиэтиленовые (эпоксидные) группы атомов. Для получения сетчатых полимеров производят их отверждение путем добавления отвердителей: диаминов (для холодного отверждения) ангидридов кислот фенол-, реже аиилиноальдегидных смол (для горячего отверждения). Сшивание линейных олигомеров происходит по следующему механизму: Процесс идет при технологическом давлении порядка 0,1 .. ° 0„5 МПа; сопровождается минимальной усадкой смолы при отверждении, составляющей 0,5... 0,8 'й для температуры реакции 100 'С и до 2,2... 2,3 Уи для температуры 200 'С.
Усадка уменьшается при введении заполнителей. Смолы отличаются высокой адгезией к поверхности твердых тел, высокой химической стойкостью„особенно в щелочных средах, высокими диэлектрическими и механическими свойствами, их модифицируют фенолоформальдегидной смолой, полисульфидами, полиамидами. Наиболее техиологичные связующие — непредельные полиэфирные смолы — полиэфирмалеиаты и полиэфиракрилаты.
Однако эти смолы в отвержденном состоянии имеют невысокую прочность и термо-, и радиационную стойкость, низкую водостойкость, вследствие чего ограниченно применяются в конструкциях авиакосмической техники. К широко используемым смолам в производстве относятся фе'нолоформальдегидные и кремнийорганические, отверждаемые с выделением побочных продуктов. Исходными веществами для получения фенолоформальдегидных 'смол является фенол С,Н,ОН и формальдегид СН,О, в зависимости от количественного соотношения компонентов, вступающих в реакцию поликонденсации, и типа катализатора получаются фенолоформальдегидные термепластичные наволоки и отверждаемые (термореактивные) резолы.
Наволоки переводятся в термостабильное состояние путем введения отвердителя — гексометилентетрамина. Резольные смолы, длительно сохраняющие при переработке вязкотекучее состояние, отверждаются по механизму реакции поликонденсации при взаимодействии метилольных (химически активных) групп, входящих в состав олигомеров по схеме — СН,ОН -1- НОСН,— .— ~ — СНй — Π— СН,— + Н,О. В результате получается резит — необратимая стадия отвержденной фенолоформальдегидной смолы, имеющий пространственно- сетчатую структуру.
Для предотвращения выделения побочного продукта в изделие и образования пористых разрыхленных деталей необходимо приложить давление в несколько десятков мегапаскалей. Отвержденная структура фенолоформальдегидной смолы находится в напряженном состоянии, обладает повышенной хрупкостью. С целью повышения эластичности получаемых деталей при их формообразовании фенолоформальдегидные смолы модифицируют. Модифицированные смолы имеют достаточно высокую Теплостойкость, высокую адгезию к наполнителю, устойчивы в агрессивных средах. Смолы в отсутствии кислорода при нагревании до 1000 'С образуют пенококсы и пенографит.
При термической деструкции образуется кокс (графит), поэтому они используются в качестве связующего аблаторов — теплозащитных материалов для авиакосмической техники. Кремнийорганические смолы — органополисилоксаны — наиболее термостойкие смолы. Олигомеры имеют линейную структуру ! иа- -з!-а- ! где )с — радикалы; — СН, — метил; — С,Н, — этил; С,Н, — фенил и т. д. Отверждение кремнийорганических смол происходит п и взаимодействии оставшихся в олигомерах силанольных (= 5)ОН) групп между собой и с отвердителями алкоксиланами при в присутствии катализаторов, аминов и др.
В процессе отверждения выделяются вода и спирт. На основе силоксановых смол созданы лестиичноподобные втруктуры й -а-з!-- ! а ! — а-з'! — -. й й й — а!-а - з! с а --з!-с- а! й й где й = С,Н, —. Кремнийорганические смолы имеют самую высокую теплостойкость, стойкость к химической и термоокислительной деструкции, высокие диэлектрические свойства, невысокую механическую прочность и пластичность, низкую адгезию, поэтому на практике смолы модифицируют другими термореактивными смолами и в модифицированном виде используют в производстве композиционных матеиалов клеев герметиков, термостойких лакокрасочных покрытий, р л моВысокими показателями свойств, повышенной тепло- и тер стойкостьюобладают полиимиды, которые получаются при нагреве исходного термопластичного олигомера следующего типового со- става а а и и с с и и а и Это теплостойкий полимер, отличающийся высокой радиационной устойчивостью, стойкостью к солнечному свету и растворителям.
На стадии переработки в детали полиимиды ведут себя как термопластичные полимеры. Тепло- »спелость, с я, гп» кси, ндж/м» о„мне Полнмернея м»трнле 160 180 6...8 3...5 1,1 1,6 80 45 3,2 4,0 280 340 70 60... 110 1ЗО ... !40 140 2,5 3,5 5,8 З,О 3,0 6... 10 100 ... !30 90 ... 350 40 ... 150 4,5 4,5 2,3 95 45 50...
100 60... 70 60... 85 -и-с-я -и-а-я о е н ~ н на на Полнсульфокы К термопластичным полимерам инженерно-технического назна чения относятся полиамиды, поликарбонаты и полисульфоны. Они являются представителями гетероциклоцепных полимеров, т. е. в основной цепи кроме атомов углерода содержатся атомы О, И, В что придает этим полимерам повышенную теплостойкость; кроме того, повышаегся когезия вследствие наличия полярных групп и возникновения водородных связей между макромолекулами.
Наиболее широко используемыми представителями алифатических полиамидов являются поликапролактам (капрон) и полигексаметиленадипинамид (анид, найлон-66). Общая формула полиамидов Т а б л к ц а 36. Освоввые свойства полнмернык матриц Эпоксндкая Феяолоформалькегкд. яая Кремннйоргаккческая Полннмндпая Полнвфнрная . Полкамяды Полнкарбокаты где)т — СН, — — метилен или фенильные радикалы — С,Н,— в ароматических полиамидах.
Полиамиды устойчивы в щелочных, спиртовых, в масляных средах, в тропических условиях, имеют низкий коэффициент трения, являются волокнообразующими полимерами, в виде волокон используются для парашютных тканей и для упрочнения термореактивных смол, волокно СВМ представлено выше. Поликарбонаты — продукты взаимодействия угольной кислоты и различных бисфенолов, отличаются высокой прочностью, тепло- стойкостью и прочностью на удар.
Наибольшее распространение получил поликарбонат, представленный следующей формулой: сн, 0 ! я !-а-()-с- (д) -а-с-) и си, Поликарбонат — кристаллический полимер, который после переплавления имеет аморфную структуру, стоек в разбавленных кислотах, щелочах, к топливу, маслам. Он является констр кционным материалом, используется в чистом виде как органическое стекло и для производства электротехнических деталей, наполненный высокопрочными волокнами может быть использован как матрица композиционных материалов. Полисульфоны имеют структуру ароматического полиэфира, в которой наряду с фенильными радикалами содержатся остатки серного ангидрида сн, о ! я с- -о- -а>- — -~ 1 и СИ, О Введение серы повышает теплостойкость полимеров — О— играет роль шарнира, структура полимера жесткогибкоцепная, 31 он является аморфным, кристаллизирующимся полимером, материал теплостоек, химически стоек в агрессивных средах, водостоек, имеет достаточно высокие прочностные свойства (КСУ = = 120 кДж/мв), эксплуатируется до 1 = 170 'С.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
