Модифицированные эпоксидные композиции пониженной горючести (166170)

Посмотреть архив целиком

В эпоксидной композиции, содержащей ФОМ, обнаружено отсутствие пика валентных колебаний –С=С- (1636 см-1), принадлежащего ФОМу. Появление новых пиков (1150-1070 см-1) группы С-О-С алифатического эфира свидетельствует о том, что ФОМ взаимодействует с эпоксидным олигомером по гидроксильным группам с раскрытием двойной связи.

Методом ДИСК определено наличие высокого значения интегрального теплового эффекта в композиции ФД+ПЭПА. Поэтому, вероятнее всего, в композиции ФД взаимодействует не только с эпоксидным олигомером, но и с ПЭПА, а ФОМ – только с эпоксидным олигомером, табл.2.


Таблица 2

Интегральный тепловой эффект образования эпоксидных композиций

Состав композиции, масс.ч., на 100 масс.ч. ЭД-20

Площадь теплового эффекта, S, градс/г

Интегральный тепловой эффект, Qр, Дж/г

Объемное электрическое сопротивление, v, Ом

Поверхностное электрическое сопротивление, s, Омм

ЭД-20+15ПЭПА

33456,0

906,7

2,16·1012

8,16·1011

ФД+ПЭПА

23609,0

639,8

-

-

ФОМ+ПЭПА

6952,6

188,4

-

-

ЭД-20+40ФД+15ПЭПА

5826,9

157,9

1,57·1011

1,48·1011

ЭД-20+20ФОМ+15ПЭПА

17261

368,5

1,49·109

1,5·1012

ЭД-20+20ФД+20ФОМ+15ПЭПА

22711,0

615,5

1,2·1012

9,6·1013


Влияние ЗГ на процессы пиролиза и горения эпоксидного полимера определяли методом ТГА. Применяемые ЗГ ФП, ФТ и ФД относятся к достаточно термостойким соединениям и разлагаются в температурном интервале, близком к температуре разложения эпоксидной смолы. Это может обеспечивать эффективное влияние данных ЗГ на процессы горения эпоксидной смолы, табл.3.

Влияние исследуемых ЗГ на поведение эпоксидной смолы при пиролизе проявляется в следующем:

  • повышается термоустойчивость материала, что подтверждается возрастанием температуры начала деструкции;

  • увеличивается выход карбонизованного остатка по окончании основной стадии деструкции, соответственно, снижается количество летучих продуктов, табл.;

  • значительно увеличивается энергия активации процесса деструкции;

  • снижаются скорости потерь массы.


Таблица 3

Данные ТГА и горючести эпоксидных компаундов

Состав композиции, масс.ч., на

100 масс.ч. ЭД-20

Тнач.,оС

КО, %

m, %

Еа, кДж/моль

ЭД-20+15ПЭПА

200

53(390оС)

78

95

Фосполиол

230

34(350оС)

-

148

ЭД-20+40ФП+15ПЭПА

215

58(360оС)

0,9

69

Фостетрол

260

35(350оС)

-

81

ЭД-20+40ФТ+15ПЭПА

220

57(355оС)

1,4

158

Фосдиол

260

26(350оС)

-

102

ЭД-20+40ФД+15ПЭПА

275

54(345оС)

0,8

823

ФОМ

180

28(380оС)

-

297

ЭД-20+20ФОМ+15ПЭПА

230

49(365оС)

4,0

85


Выявленное влияние ФП, ФТ и ФД на термолиз эпоксидной смолы проявляется и в поведении материала при горении.

Образцы испытаны при горении на воздухе с применением методов «огневой трубы» и «керамической трубы». Результаты испытаний, полученных обоими методами, коррелируют, табл.3, 4. Образцы, содержащие ЗГ, не поддерживают горение на воздухе, а большие потери массы (0,6-4%) связаны с некоторой деструкцией полимера. Следовательно, все разработанные составы относятся к классу трудногорючих, так как в соответствии с ГОСТ 12.1.044-89 к этому классу относятся материалы, для которых t60оC и m60%.


Таблица 4

Показатели горючести эпоксидных композиций

Состав материала, масс. ч., на 100 масс. ч. ЭД-20

Приращение температуры,

Т, оС

Потери массы, m, %

ЭД-20+15ПЭПА

+650

80

ЭД-20+40ФД+15ПЭПА

-20

0,15

ЭД-20+40ФОМ+15ПЭПА

-10

0,21

ЭД-20+20ФД+20ФОМ+15ПЭПА

-30

0,31

ЭД-20+40ФД+20ФОМ+15ПЭПА

-40

0,35

Так как модификаторы влияют на процессы структурообразования эпоксидных композиций, следовательно, возможно изменение их физико-механических свойств.

Введение 40 масс.ч. ФД приводит к увеличению разрушающего напряжения при изгибе в 3 раза, и к удару – в 2 раза, табл.5.

Композиции, содержащие как ФОМ, так и одновременно ФОМ и ФД, обладают более высокой устойчивостью к ударным нагрузкам. При испытаниях на изгиб образцы не разрушаются при прогибе на 1,5 толщины, и напряжение при изгибе составляет 92 и 62 МПа соответственно, табл.5.


Таблица 5

Физико-механические свойства эпоксидных композиций

Состав материала, масс. ч., на 100 масс. ч. ЭД-20

и, МПа

ауд, кДж/м2

ТВ, оС

ЭД-20+15 ПЭПА

17

5

115

ЭД-20+40 ФП+15 ПЭПА

58

3

200

ЭД-20+40 ФТ+15 ПЭПА

16

2

200

ЭД-20+40 ФД+15 ПЭПА

69,6

12,6

200

ЭД-20+20 ФОМ+15 ПЭПА

91,8*

15,2

200

ЭД-20+40 ФД+20 ФОМ+15 ПЭПА

71,1

14,3

200

ЭД-20+20 ФД+20 ФОМ+15 ПЭПА

62,4*

12,95

200

Примечание: * - прогиб на 1,5 толщины.


Анализ физико-химических, физико-механических свойств, а также поведение материалов при пиролизе и горении показал, сто разработанные составы могут применяться в качестве пропиточных и заливочных компаундов пониженной горючести.


Глава 4. Наполненные эпоксидные композиции с пониженной горючестью


В качестве дисперсных наполнителей в работе использовались: кубовый остаток, гальванический шлам и тальк. Использование отходов целесообразно экономически и решает экологические проблемы.

Для оценки возможности использования данных отходов в качестве наполнителя для полимерных композиционных материалов определен ряд их свойств: гранулометрический состав, насыпная и истинная плотности, поведение при воздействии повышенных температур.

Кубовый остаток и шлам полидисперсны. В качестве наполнителя для эпоксидных смол рекомендуется использовать фракцию с размером частиц 140 мкм, так как она характеризуются большей удельной поверхностью, табл.6, обеспечивающей лучшее взаимодействие наполнителя и связующего.


Таблица 6

Свойства наполнителей

Наполнитель

Плотность, , кг/м3

Насыпная плотность,

нас., кг/м3

Удельная поверх-

ность,

S, м2/кг

Потери при сушке или термообработке, %

Шлам высушенный

5100

1111

679,4

85,2

Фракции с dч140 мкм

5100

1000

712,3

-

Шлам с dч140 мкм термообработанный при 200оС 120 мин

5100

870

882,6

25

КО с dч140 мкм

1050

526

1150,2

3,6

Тальк

1800

800

-

0,8


Методом ИКС проведен анализ исследуемых соединений, рис.4.

Кубовый остаток многокомпонентен и состоит из олигомеров капролактама, значительную часть которых составляют линейные и циклически димеры и тримеры. В ИК-спектрах кубового остатка отмечены пики валентных колебаний групп СН2, NH, NH-С=О, что полностью подтверждает его химический состав.

Данные ИКС талька также полностью подтверждают его состав.

В составе высушенного шлама имеются гидроксильные группы (3408, 73 см-1), что свидетельствует о присутствии в составе шлама гидроксидов металлов, а также группы NO3-2 (1401 см-1), CO3-2 (1488,49 см-1), Al-O-Al (Si-O-Si) (1042,53 см-1), Cu-O-Cu (1088 см-1), значительное количество небольших пиков при длинах волн 500-700 см-1 - неидентифицированно, рис.4.


Случайные файлы

Файл
ref-16145.doc
174497.rtf
103422.rtf
141832.rtf
16269.rtf




Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.