Реферат: Модифицированные эпоксидные композиции пониженной горючести
100 масс.ч. ЭД-20
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 Dt<60о C и Dm<60%.
Таблица 4
Показатели горючести эпоксидных композиций
| Состав материала, масс. ч., на 100 масс. ч. ЭД-20 |
Приращение температуры, DТ, о С | Потери массы, Dm, % |
| 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 | sи , МПа | ауд , кДж/м2 | ТВ , о С |
| 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, r, кг/м3 |
Насыпная плотность, rнас. , кг/м3 |
Удельная поверх- ность, S, м2 /кг | Потери при сушке или термообработке, % |
| Шлам высушенный | 5100 | 1111 | 679,4 | 85,2 |
| Фракции с dч £140 мкм | 5100 | 1000 | 712,3 | - |
| Шлам с dч £140 мкм термообработанный при 200о С 120 мин | 5100 | 870 | 882,6 | 25 |
| КО с dч £140 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.
Методом оптической микроскопии определено наличие в составе высушенного шлама частиц различного цвета: белого, желтого и красного. В связи с этим проведен спектральный анализ данных частичек. Установлено, идентичность пиков всех частиц при длинах волн 1500-3400 см-1 и существенные различия при длинах волн 400 - 1500 см-1 . Так, в спектрах частиц белого цвета длины волн 1042,48 см-1 могут соответствовать колебаниям Al-O-Al, Si-O-Si групп, а в спектрах частиц красного цвета пик при 1088 см-1 , может быть вызван колебаниями Cu-O-Cu, а желтого - Cr.
Эмиссионным спектральным анализом установлено наличие в составе шлама кроме указанных элементов также Fe, Zn, Cr, Ni, Al, Cu, Mg, Na,Ca, Si.
Элементным анализом определено количество основных элементов в шламе составе шлама, табл.7.