Ви є тут

Теплофізичні і електрофізичні властивості та релаксаційні процеси в металонаповнених епоксидних полімерах

Автор: 
Василенко Сергій Леонідович
Тип роботи: 
Дис. канд. наук
Рік: 
2006
Артикул:
0406U000150
129 грн
Додати в кошик

Вміст

РОЗДІЛ 2
ОБ'ЄКТИ ТА МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕНЬ
2.1. Об'єкти досліджень
Як полімерну основу композицій використовували епоксидну смолу (ЕС) ЕД-20 (ДСТУ
2093-92) и епоксиуретанову смолу (ЕУС), що була синтезована на основі
епоксидної смоли ЕД-20. Отвердження композицій проводили за допомогою
поліетиленполіаміну (ПЕПА) (ТУ 6-02-594-75), що був взятий в співвідношенні 10
мас. ч. ПЕПА на 100 мас. ч. смоли.
2.1.1. Синтез епоксиуретанової смоли
Синтез епоксиуретанової смоли проводили з використанням таких продуктів:
а) простого поліефиру (лапрол 1052) з молекулярною масою 1050 і
функциональністю, що дорівнює двум (ТУ 6-05-021-266-80):
HO – [ CH (CH3) CH2 ]n – OH , n = 11-15.
б) толуілендіізоцианату (Т 65/35) з молекулярною масою 174 (ТУ 6-03-340-79):
в) подовжувача ланцюгу 1,4-бутандіола (ТУ 6-09-2822-78):
HO – (CH2)4 – OH
г) епоксидної смоли ЕД-20 (ДСТУ 2093-92).
Перед проведенням синтезу продукти (за виключенням толуілендіізоцианату)
попередньо сушили в вакуумі (5Ч10-1 мм рт. ст.) при 100-110 0С протягом 8 годин
(масовий зміст води не повинний перевищувати 0,05 %). Синтез проводився в два
етапи. Спочатку був синтезований макродіізоцианат взаємодією поліефіру з
толуілендіізоциа-натом у мольному співвідношенні 1:2 при 70±5 0С. Синтез
проводили в скляному закритому реакторі при безупинному перемішуванні з
обігрівом на пісковій масі. Реакцію вели до зниження змісту NCO-груп у продукті
до 5-6 %. Потім, на другій стадії синтезу, після охолодження макродіізоцианату
в реактор додавали бутандіол у мольному співвідношенні до макродіізоцианату 1:1
і епоксидну смолу в масовому співвідношенні 3:1. Реакцію вели при 70±5 0С
протягом 4-6 годин до досягнення змісту NCO-груп 0-0,5 %.
2.1.2. Наповнювачі
Як наповнювачі були використані такі дисперсні метали:
- (Ni) - карбонільний нікель з розміром частинок 8-12 мкм (ГОСТ 9722-79);
- (Cu1) - електролітична дрібнодисперсна мідь з розміром частинок 5-8 мкм (ГОСТ
4960-75);
- (Cu2) - електролітична крупнодисперсна мідь з розміром частинок 90-120 мкм
(ГОСТ 4960-75);
- (Fe1) - дрібнодисперсне карбонільне залізо з розміром частинок 2-5 мкм (ГОСТ
13610-79);
- (Fe2) - крупнодисперсне залізо з розміром частинок 90-120 мкм (ГОСТ 9849-86).
Для відбіру частинок необхідних розмірів, крупнодисперсні залізо і мідь
фракціонували на ситах з відповідним розміром отворів.
2.1.3. Виготовлення металонаповнених композицій
Металонаповнені композиції одержували механічним змішуванням епоксидної чи
епоксиуретанової смоли, отверджувача і металевого наповнювача в необхідному
співвідношенні. Після змішування компонентів композиція вміщувалася у вакуумну
камеру, де була вакуумована (при тиску ~ 10-1 мм рт. ст.) протягом 15 хв. при
кімнатній температурі для видалення повітряних включень, якими вона насичується
при змішуванні.
З вакуумованої металоепоксидної маси формували зразки необхідних розмірів для
подальших вимірів. Масу вміщували у форму, виготовлену з фторопласту і
отверджували в термошафі в спеціальному пристрої, де форма оберталася зі
швидкістю 1 об/с для запобігання осідання металевих часток. Використовували
режими отвердження: а) при кімнатній температурі, б) при температурі 70 0С.
2.2. Методи вимірювання електричних характеристик
2.2.1. Вимірювання електропровідності композицій
Для вимірів електропровідності використовували зразки у вигляді дисків
діаметром 30 мм і товщиною близько 1,5 мм для діапазону вимірів 10-12-10-4
См/м. Такого ж роду зразки використовувалися для вимірів теплопровідності. У
діапазоні електропровідності 10-4–105 См/м використовували зразки у вигляді
пластин розміром 50ґ10ґ1,5 мм із чотирма внутрішніми електродами з латунної
сітки, що були попередньо вставлені у форму і залиті композицією у рідкому
стані. Після отвердження твердий зразок мав чотири внутрішнх електроди. Форма
зразка показана на рис. 2.1. Виміри електропровідності проводили на постійному
струмі відповідно до ГОСТ 6433.2-71 і ГОСТ 20214-74. Виміри опору дискових
зразків здійснювали за допомогою тераомметра Е6-13A, використовуючи поліровані
електроди з латуні. Схема вимірів 4-х електродним методом показана на рис. 2.2.
Особливості вимірів описані в [36]. Розрахунок величин електропровідності
проводили по формулах:
- для 4-х електродної схеми:
де: I – струм через зразок, що забезпечується зовнішніми електродами,
U – напруга на внутрішніх потенціальних електродах,
a, b, c - розміри зразка;
- для зразків у вигляді дисків:
де: r – опір зразка, що виміряний за допомогою тераометру,
b і Sзр – товщина і площа зразка.

Рис. 2.1. Зразок с 4-ма внутрішніми електродами, призначений для вимірювання
електропровідності в діапазоні 10-4-105 См/м.

Рис. 2.2. Схема вимірювань электропровідності 4-х електродним методом. G –
джерело постійного струму, V – мілівольтметр, I – міліамперметр.
2.2.2. Вимірювання електропровідності дисперсних наповнювачів.
Виміри електропровідності порошків проводили в комірці, схема якої зображена на
рис. 2.3. Комірка являла собою циліндр 1 із фторопласту, електроди були
виконані у виді двох мідних поршнів 2, що могли вільно переміщуватися усередині
циліндру. Порошок наповнювача 3 поміщали між поршнями і надавали стискаючий
тиск Р = 12 кг/см2. Опір r вимірювали за допомогою моста постійного струму
Р4833. Опір монтажу і контактний опір електродів r0 вимірювали при тому ж
прикладеному тиску без порошку. За допомогою мікрометричного індікатору
вимірювали довжину поршнів з порошком b1 та без порошку b0 під тиском і
знаходили товщину зразку наповнювача під тиском як b=b1-b0. Питому
електропровідність дисперсного наповнюва