Влияние модификаторов на свойства армированных пластиков

X U в химии и химической технологии. Том XXV. 2011. № 3

отметить, что использование компатибилизаров, в первую очередь, на основе полиолефинов (полипропилена или полиэтилена) с привитыми малеино-выми группами, приводит к возрастанию степени эксфолиации и интеркаля-ции, что приводит к улучшению физико-механических характеристик композитов.

Библиографические ссылки

1. ТРО based nanocomposites: Part 1. Morphology and mechanical properties / Lee HS, Fasulo PD, Rodgers WR, Paul DR. Polymer, 2005. P. 46 -11689.

2. Deformation Behavior of Polymer-Layered Silicate Nanocomposites /Hong RY. CITY UNIVERSITY OF HONG KONG, 2008. November. 163 p.

3. Preparation, structure, and properties of styrene-ethylene-butylenestyrene block copolymer/clay nanocomposites: Part П fracture behaviors/Lai S.-M., Wen-Chih Chen, Chen C.-M. // European Polymer Journal, 2008. November. V44. Issue 11. P. 3547.

УДК 678.5

Д.Н. Савельев, А.Я. Томильчик, С.А. Смотрова, B.C. Осипчик

Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия Центральный аэрогидродинамический институт им. проф. Н.Е. Жуковского, Жуковский, Россия

ВЛИЯНИЕ МОДИФИКАТОРОВ НА СВОЙСТВА АРМИРОВАННЫХ ПЛАСТИКОВ

The influence of different reactive diluents on epoxy novolac matrix was studied. The modifiers have shown to reduce viscosity and improve impregnation. In addition, these modifiers have positive effect on cured resin properties.

В работе изучено влияние различных активных разбавителей на свойства эпокси-новолачных связующих. Показано, что использование данных модификаторов позволяет снизить вязкость связующих и улучшить качество пропитки. Кроме того, представленные модификаторы положительно влияют на свойства отвержденных связующих.

На сегодняшний день армированные композиционные материалы на основе полимерных матриц занимают прочное место в различных областях промышленности. Особую ценность они представляют тогда, когда требуется максимальное снижение веса конструкции при сохранении высоких прочностных характеристик.

Преимущества эпоксидных смол перед остальными термореактивными связующими:

С й 6 X и в химии и химической технологии. Том XXV. 2011. N0 3

1) возможность регулирования свойств в широких пределах путем использования большого числа отвердителей и различных модификаторов;

2) отсутствие летучих продуктов в процессе отверждения;

3) низкая усадка при отверждении;

4) высокая химстойкость;

5) исключительная адгезия к большинству наполнителей и различным волокнам.

Основные недостатки - это относительно высокая стоимость и длительное время отверждения, а также некоторая хрупкость.

Объектами исследования настоящей работы были связующие на основе эпоксиноволачного олигомера (ЭНО) и ангидридного отвердителя.

Большое значение при создании композиционных материалов имеет взаимодействие между матрицей и волокном. Конечные свойства углепластиков сильно зависят от технологических характеристик получения связующего - вязкости смолы, температуры и времени отверждения [1]. Высокая вязкость связующего обуславливает его низкую пропитывающую способность, что может приводить к возникновению различных структурных дефектов и снижению прочностных характеристик композита. Для регулирования вязкости связующего при пропитке часто используют различные растворители, однако их применение ограничено, поскольку в процессе отверждения растворитель может испаряться и способствовать повышению пористости. Более эффективно для снижения вязкости применение активных разбавителей, которые также могут улучшать некоторые свойства материалов. В данной работе использованы такие активные разбавители, как дигли-цидиловый эфир алкиленгликоля (ДГЭ), моноглицидиловый эфир (МГЭ), низковязкая эпоксидная смола (НЭС) и алкиленкарбонат (АК).

В первую очередь при выборе связующего учитываются его основные физико-механические характеристики. Поэтому, на первом этапе работы были получены отвержденные образцы связующих с различным содержанием модификаторов и исследованы их физико-механические свойства. В таблице 1 представлены результаты испытаний на изгиб полученных образ-

Как видно, введение небольших количеств диглицидилового эфира приводит к некоторому снижению прочности при изгибе, возможно, потому, что длинные цепи служат центрами, которые концентрируют механические напряжения больше, чем снимают их [2]. Увеличение количества ДГЭ дает преодолеть эту трудность.

При добавлении моноглицидилового эфира, напротив - увеличение концентрации приводит к снижению прочности. Это объясняется тем, что моноэпоксидные разбавители могут рассматриваться как агенты, обрывающие цепь, так как, хотя они содержат другие реакционноспособные центры, но понижают функциональность системы и плотность сшивок. Известно, что моноэпоксидные соединения используются для улучшения смачивающей способности адгезивов и композиций для получения слоистых пластиков [2], но требуется подбирать такую их концентрацию, чтобы сохранить требуемые свойства.

О Я & I VI в химии и химической технологии. Том XXV. 2011. N0 3

Низковязкие смолы часто проявляют более высокие свойства, чем подобные смолы более высокой вязкости, ввиду того что низкая вязкость увеличивает молекулярную подвижность и, следовательно, могут быть получены агломераты с лучшими поперечными сшивками. Низковязкие эпоксидные смолы могут быть использованы в качестве реакционноспособных разбавителей с целью сохранения физических свойств при повышенных температурах. При соответствующих условиях реакции они не понижают функциональность системы и в некоторых случаях повышают плотность поперечных связей. Как видно из табл. 1, с ростом содержания НЭС до 10% прочность и модуль при изгибе возрастают, однако дальнейшее увеличение концентрации оказалось неэффективным.

Табл.1 Прочность и модуль при изгибе модифицированных эпоксиноволачных связующих

Модификатор,масс. % оизг, МПа Еизг, МПа

Без модификатора 71 3168

ДГЭ 3 43 2506

5 46 2750

7 55 2517

10 47 2607

15 76 3370

МГЭ 5 160 2690

10 49 2423

15 46 2029

НЭС 3 47 2188

5 54 2533

10 67 2903

15 56 2301

АК 0,5 59 2746

1 57 2288

3 55 2813

5 61 2787

10 41 2621

Алкиленкарбонат относится к активным разбавителям, не содержащих эпоксидных групп. Его модифицирующая способность основана на образовании уретановых связей в результате взаимодействия с амином при отверждении эпоксидного олигомера. Имеются сведения об улучшении прочностных свойств отвержденных эпоксидных смол при добавлении алкилен-карбонатов, увеличении относительного удлинения, а также ускорении процесса отверждения [3]. Ко всему прочему, АК обладает очень низкой вязкостью (2,4 мПа*с), и введение даже малых количеств позволяет понизить вязкость эпоксидного связующего. Результаты испытаний показали, что добавление АК в количестве, превышающем 5%, значительно снижает физико-механические свойства. Вероятно, это связано с тем, что он полностью не

9

О Л 0 X U в химии и химической технологии. Том XXV. 2011. №3

вступает в химическую реакцию, поскольку содержание аминного ускорителя в системе не превышает 2%.

Таким образом, введение активных разбавителей в определенных количествах позволяет не только снизить вязкость эпоксиноволачного связующего и улучшить качество пропитки, но и повысить характеристики от-вержденного связующего. Полученные результаты дают основания для использования модифицированных связующих при получении армированных композиционных материалов.

Библиографические ссылки

1. Malick, Р.К. Fiber-reinforced composites: materials, manufacturing and design/ 2007 by Taylor & Francis Group. LLC. 616 p.

2. Ли X., Невилл К. Справочное руководство по эпоксидным смолам/ Пер. с англ. М.: Энергия, 1973. 2-ое издание. 416 с.

3. Модификация эпоксидных связующих для армированных стекло- и ба-зальтопластиков / JI.M. Амирова, Р.Х. Сайфутдинов, А.Ф. Масгумова, P.P. Амиров // Журнал прикладной химии, 2001. Т.74. №11. С. 1881-1884.

УДК 678.744.72:54-148

А.П. Фомина, Д.Е. Лесовой, А.А. Артюхов, М.И. Штильман

Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия

БИОДЕГРАДИРУЕМЫЕ ПОЛИМЕРНЫЕ ГИДРОГЕЛИ НА ОСНОВЕ ПРОИЗВОДНЫХ КРАХМАЛА И ПОЛИВИНИЛОВОГО СПИРТА

Porous polymer hydrogels have been synthesized via polymerization of starch derivatives and low-molecular derivatives of polyvinyl alcohol in frozen water solutions. The biodégradation rate of biocompatible materials was estimated in rat's muscular tissues.

Пористые полимерные гидрогели были получены путем сополимеризации модифицированных 2-гидроксиэтилкрахмала и поливинилового спирта в водно замороженных системах. Проводилась оценка скорости биодеградации синтезированных гидрогелей в зависимости от их состава.

Введение.

В последнее время благодаря своим уникальным свойствам полимерные гидрогели природных полимеров находят применение во многих областях, связанных с медициной и биотехнологией. Несмотря на то, что медицинские изделия на их основе обладают хорошей биосовместимостью, прочностные и эксплуатационные характеристики не всегда удовлетворительны. Гидрогели - сшитые полимерные сетки, получаемые на основе гид-