Отвержденные эпоксидные

Перед формовкой на рабочие поверхности формы наносят разделительный слой (поливиниловый спирт, нитролаки, целлофановую пленку и др.), предотвращающий прилипание связующего к поверхности формы. По разделительному слою наносят слой связующего, затем слой предварительно раскроенной ткани, которую тщательно прикатывают резиновым роликом к поверхности формы. Этим достигаются плотное прилегание ткани к поверхности формы, удаление пузырьков воздуха и равномерное пропитывание ткани связующим. Затем снова наносят связующее, ткань и т. д. до получения заданной толщины. Отверждение происходит при нормальной температуре в течение 5—50 ч, в зависимости от вида связующего. Время отверждения сокращают увеличением температуры до 60—120 °С. После отверждения готовую деталь извлекают из формы и в случае необходимости подвергают дальнейшей обработке (обрезке кромок, окраске и т. д.).

В смесях первого типа отверждение происходит в результате полимеризации связующего вещества, вызванного введением в смесь катализатора (например, водного раствора соляной кислоты или др.).

ЭПОКСИДНЫЕ ЛАКИ " р-ры ЭПОКСИДНЫХ смол или продуктов их модификации (напр., растит, маслами) в органич. растворителях. Э.л. могут содержать отвердители, ускорители отверждения, добавки, улучшающие растекание лака по поверхности. Выпускаются Э.л. в двух упаковках (одна содержит отвердитель, другая -остальные компоненты), содержимое к-рых смешивают перед использованием (отверждение происходит в течение 4-6 ч при комнатной темп-ре -18 °С), а также Э.л. в одной упаковке со всеми необходимыми компонентами (отверждение при темп-ре 160-200 °С за 25-30 мин). Э.л. образуют коррозионностойкие покрытия с хорошими механич. и электроизоляц. св-вами. Эмалевые краски на осн. Э.л. применяют для окраски разл. ёмкостей, хим. и мед. аппаратуры, приборов, холодильников и др. бытовой техники, для создания водостойких покрытий (напр., подводной части судов).

Формование вручную. Наиболее распространенным методом изготовления изделий, применяемых в морском флоте, является метод формования вручную или контактного формования. По этой технологии, при использовании полиэфирных смол, отверждение происходит при комнатной температуре и нормальном давлении. Этот метод почти исключительно применяют при изготовлении деталей с одним облицовочным слоем и многослойных панелей коммерческого назначения. Технологический процесс формования заключается в обработке сухого упрочнителя катализированной смолой с помощью резиновых отжимных валиков или роликов, В меньшей степени используются предварительно пропитанные упрочнители, причем пропитка производится непосредственно перед формованием. Сложные методы термообработки редко при-

К лакокрасочным материалам, отверждение которых происходит в результате взаимодействия свободных изоцианатных групп преполимера с влагой воздуха, относятся однокомпо-нентные лаки марок УР-293, УР-294. Они изготовлены на основе ароматического диизоцианата и частично переэтерифициро-ванного аминоспиртом касторового масла. Отверждение происходит на воздухе при 18—25 °С и относительной влажности 65—85% без катализатора. Однокомпонентные Лаки УР-293 и УР-294 могут быть использованы для противокоррозионной защиты бетонных и железобетонных поверхностей различных сооружений, таких, как туннели метрополитена, опоры для линий высоковольтных передач, хранилища, отстойники и др.

1. Отверждение происходит без применения высоких температур и давления и практически без усадки.

Перед формовкой на рабочие поверхности формы наносят разделительный слой (поливиниловый спирт, нитролаки, целлофановую пленку и др.), предотвращающий прилипание связующего к поверхности формы. По разделительному слою наносят слой связующего, затем слой предварительно раскроенной ткани, которую тщательно прикатывают резиновым роликом к поверхности формы. Этим достигаются плотное прилегание ткани к поверхности формы, удаление пузырьков воздуха и равномерное пропитывание ткани связующим. Затем снова наносят связующее, ткань и т.д. до получения заданной толщины. Отверждение происходит при нормальной температуре в течение 5 ... 50 ч в зависимости от вида связующего. Время отверждения сокращают увеличением температуры до 60 ... 120 °С. После отверждения готовую деталь извлекают из формы и в случае необходимости подвергают дальнейшей обработке (обрезке кромок, окраске и т.д.).

К формовочным смесям холодного отверждения относятся смеси: СГУ-1, СГУ-3, ВГУ-1 и др.; к смесям горячего отверждения — СГУ-2, СФТ-1, СФТ-1П, ATM и др. В смесях первого типа отверждение происходит в результате полимеризации связующего вещества при введении в смесь катализатора (например, водного раствора соляной кислоты или др.). В смесях второго типа полимеризация связующего вещества осуществляется при нагреве формовочной смеси. Нагрев проводят либо в нагревательных печах, в которые загружают изготовленные элементы литейной формы (смеси СФТ-1, СФТ-1П, СГУ-2 и др.), либо в нагретой металлической оснастке в период прессования элементов литейной формы (смесь ATM). В табл. 18 приведены физико-механические свойства графитовых смесей.

Основное влияние на скорость отверждения анаэробных продуктов оказывают: отсутствие контакта с кислородом, наличие контакта с металлом, температура. При пропитке деталей первое условие выполняется в момент, когда пропиточный состав проникает в микропоры. Для обеспечения контакта с металлом необходимо обезжиривание поверхностей. В отличие от других пропитывающих составов анаэробные герметики быстро отвержда-ются при комнатной температуре. Высокая чувствительность анаэробных гер-метиков к теплу делает излишним их нагрев при нанесении на деталь, однако скорость отверждения и время достижения максимальной прочности прямо зависят от температуры отверждения. При 120 °С отверждение происходит за 0,5—1 ч, при 20 °С — за 24 ч.

Перед заделкой дефектов эпоксидными композициями дефектный участок отливки подогревают до 60— 80 °С. Скорость отверждения замазки зависит от температуры детали. При температуре 18—20 С отверждение происходит в течение 4—5 ч, а при подогреве до 80—100 °С в течение 0,5 ч.

Кремнийорганические покрытия можно нанести обычными методами: окунанием, распылением, кистью. Полное отверждение происходит в течение 5-10 часов при температуре 200-250 °С.

Эпоксидные смолы. Отвержденные эпоксидные смолы обычно становятся твердыми, очень прочными и химически инертными. Они являются продуктами реакции эпихлоргидрина с полиоксисоединениями, обычно с дифенилолпропаном (бисфенол-А), и используются для электроизоляционных целей, для создания защитных покрытий, а также в качестве связующих веществ при изготовлении слоистых пластиков.

В качестве матрицы в композиционных материалах на неметаллической основе используют отвержденные эпоксидные, полиэфирные, фенольные, полиамидные и другие смолы. Наиболее распространены композиции, армированные стеклянными, углеродными, органическими, борными и другими видами волокон.

5.6.3. В качестве оптически чувствительных материалов для моделей и покрытий обычно используют сетчатые полимеры, например отвержденные эпоксидные смолы.

При добавке отвердителей происходит полимеризация эпоксидных смол, они затвердевают и приобретают пространственное сетчатое строение. Отвержденные эпоксидные смолы весьма прочны, усадка при отверждении достаточно мала — около 1 %. Эпоксидные смолы проявляют высокую адгезию как к наполнителям, так и к различным конструкционным материалам (металлам, стеклу, керамике), что позволяет использовать их в качестве клеев.

В качестве матрицы в композиционных материалах на неметаллической основе используют отвержденные эпоксидные, полиэфирные, фенольные, полиамидные и другие смолы. Наиболее распространены композиции, армированные стеклянными, углеродными, органическими, борными и другими видами волокон.

Разрушение твердого тела включает три стадии — инициирование субкритической трещины, ее медленный стабильный рост до критических размеров и, наконец, ее быстрое нестабильное распространение. Необязательно, что при разрушении проявляются все стадии. Например, общепризнано, что при разрушении стекол критические дефекты уже существуют в виде поверхностных трещин, и кратковременная прочность стекол определяется только третьей стадией. В пластичных металлах, в которых трещины инициируются накоплением дислокаций, разрушение проходит через все три стадии. Хрупкие густосетчатые полимеры, такие как отвержденные эпоксидные и полиэфирные смолы, по характеру разрушения ближе к минеральным стеклам, чем к пластичным металлам. Поэтому вероятно, хотя и не на все сто процентов, что их прочность определяется, как и прочность минеральных стекол, напряжением, необходимым для распространения уже существующих дефектов. Размеры этих дефектов можно грубо оценить по уравнению Гриффита. Типичные значения разрушающего напряжения для этих полимеров составляют примерно 100 МН/м2, модуля Юнга — 3 гН/м2, поверхностной энергии 150 Дж/м2. Расчеты по уравнению 2.1 дают размеры дефектов порядка 30—40 мкм. В наполненных полимерах существуют три возможных типа этих дефектов — дефекты, присущие структуре матрицы, размером с0, частицы наполнителя размером р и расстояние между частицами а. Если частицы наполнителя по размерам превосходят структурные дефекты матрицы и, особенно, если частицы имеют нерегулярную форму, то они могут стать наиболее опасными дефектами наполненных композиций. Если наибольшие значения Со и р меньше расстояния между частицами, то трещина может расти в матрице, преодолевая толыш ее поверхностную энергию разрушения, до величины, равной Тя, а затем трещина должна расти, преодолевая и

Стойкость композиционных материалов к разрушению определяется большим числом факторов и существует множество предположений, какой из вероятных микромеханических механизмов разрушения вносит основной вклад в работу разрушения. Более подробное обсуждение этого вопроса будет проведено при анализе работы разрушения материалов с непрерывными волокнами, а здесь изложены некоторые общие представления. В композиционных материалах на основе хрупкой матрицы (отвержденные эпоксидные или полиэфирные смолы) и хрупких волокон (стеклянных, углеродных или борных) поверхностная энергия разрушения волокон равна примерно 5 Дж/м2, матрицы — не более 500 Дж/м2, .а материала в целом при хорошем его качестве и высокой степени ориентации — около 200 • 103 Дж/м2 и даже выше. Предполагается два основных механизма поглощения энергии при разрушении таких материалов — на преодоление трения волокон относительно матрицы при их извлечении из нее или на упругий отрыв волокон от матрицы [65]. В композициях с короткими волокнами более важную роль играет первый механизм, так как концы большинства волокон должны быть ближе к поверхности трещины, чем половина критической длины и, следовательно, эти концы будут извлекаться из матрицы при распространении трещины. При этом работа по преодолению трения волокон относительно матрицы при их извлечении дает основной вклад в измеренную энергию разрушения материала. Купер [66]' показал, что максимальная энергия разрушения композиций с короткими волок-

Хотя измерения ползучести густосетчатых полимеров с очень плотной сеткой поперечных связей в стеклообразном состоянии (отвержденных термореактивных смол типа фенолоформальде-гидных) довольно многочисленны, эти эксперименты обычно имели чисто прикладную цель, и их теоретическое значение мало, поскольку плотность сетки, как правило, не контролировалась. Очевидно, частота узлов сетки практически не влияет на ползучесть полимеров при температурах, лежащих значительно ниже Тс. В жестких хрупких полимерах молекулярная подвижность заморожена и дополнительные ограничения, налагаемые поперечными связями, едва ли могут проявиться заметно. Ползучесть жестких стеклообразных полимеров определяется в наибольшей степени величиной модуля упругости и разностью между Тс и температурой испытаний. Для некоторых полимеров такого типа, например для отвержденных феноло- и меламиноформальдегид-ных смол, характерны высокие значения модуля упругости, низкие механические потери и высокая Тс. Все эти факторы резко снижают деформации и скорость ползучести, так что полимеры этого типа обладают обычно низкой ползучестью и высокой стабильностью размеров. С другой стороны, некоторые отвержденные эпоксидные и полиэфирные смолы обладают значительно более высокой ползучестью. Их модуль упругости при сдвиге может быть ниже 109 Па вследствие существования вторичного низкотемпературного перехода [136—139]. Кроме того, вследствие особенностей их строения и низкой температуры отверждения многие эпоксидные и полиэфирные смолы обладают относительно низкими Тс. Поэтому эти смолы обычно характеризуются значительно более высокой ползучестью, чем фенолоформальдегидные смолы.

При низкой степени сшивания на примере вулканизатов кау-чуков наблюдали хорошее соответствие между теорией и экспериментом. Однако теория высокоэластичности предсказывает заниженные значения равновесного модуля для густосетчатых полимеров [145, 146]. Примерами густосетчатых полимеров служат отвержденные эпоксидные и фенолсформальдегидные смолы. Было предложено эмпирическое уравнение, которое лучше, чем формула (4.30), соответствует экспериментальным данным для густосетчатых полимеров:

Каково практическое значение вторичных переходов? Почти все жесткие стеклообразные полимеры с высокой энергией разрушения и высокой ударной прочностью обладают заметным низкотемпературным вторичным переходом [3, 172, 228]. Сюда относятся поликарбонаты, производные целлюлозы, полисульфоны, полиамиды, отвержденные эпоксидные смолы, полиэтилентере-фталат, поливинилхлорид.

Отвержденные эпоксидные и фенолформальдегидные