РОЗДІЛ 2
ХАРАКТЕРИСТИКА ОБ'ЄКТІВ І МЕТОДІВ ДОСЛІДЖЕНЬ
2.1. Об'єкти дослідження
Виходячи з поставлених задач, основними об'єктами досліджень були промислові епоксидні олігомери та зв'язуючі на їх основі, затверджувачі, склотканини і орієнтовні волокнисті наповнювачі джгутового типу - компоненти, що застосовувалися при формуванні тканих полімерних волокнистих композиційних матеріалів.
Крім того, вивчалися експлуатаційні характеристики досліджуваних композицій, а також просочених виробів на їх основі. Для досліджень процесу просочення, а також просочених і висушених матеріалів застосовувалися як стандартні, так і нестандартні (лабораторні) методики, у тому числі із застосуванням розроблених лабораторних пристроїв.
2.1.1. Епоксидні олігомери та зв'язуючі на їх основі
Для отримання епоксидних композицій для просочення використовували наступні з'єднання: жорсткі епоксидно-діанові смоли ЕД-16, ЕД-20, ЕД-20У, аліфатичну смолу ДЕГ-1 [12], епоксидну хлорвміщуючу смолу УП-631 [48, 49].
Епоксидно-діанові смоли ЕД-16, ЕД-20, ЕД-20У (УДС України 2093-92).
В'язкі, прозорі рідини світло-жовтого кольору на основі дифенілпропану. Вміст епоксидних груп 16,0-18,0 (ЕД-16) і 19,9-22,0 (ЕД-20 або ЕД-20У - поліпшена). Молекулярна маса ? 380-450. Динамічна в'язкість при 25 оС складає 13-28 Па·с. Час желатинізації із затверджувачем при 100 оС складає не менш 4-5 хв.
У затвердженому стані ці смоли мають понижену крихкість. Застосовуються для приготування прес-матеріалів, порошків для напилення, лакових покрить, зв'язуючих для композиційних матеріалів, а також для модифікації низькомолекулярних епоксидних смол.
Аліфатична епоксидна смола ДЕГ-1 (МРТУ 6-05-1223-69).
Малов'язка, злегка забарвлена рідина, що відрізняється підвищеним вмістом епоксидних груп та хлору. Молекулярна маса незатвердженої смоли 240-360, вміст епоксидних груп - більше 24%, гідроксильних груп - більше 2,5%.
Динамічна в'язкість при 40оС складає 0,015-0,03 Па·с. Зі смолою ЕД-20 (ЕД-20У) змішувалась у стехіометричному співвідношенні 1:10.
Смола ДЕГ-1 відрізняється високою реакційною здатністю, особливо при затвердженні амінними затверджувачами. Легко суміщається з усіма епоксидними смолами.
Внаслідок низької в'язкості, їх використовують як розріджувачі епоксидних смол. Крім того, ДЕГ-1 надає епоксидним композиціям у затвердженому стані підвищену пластичність, тому її можна розглядати як флексибілізатор.
Галогенвміщуюча епоксидна смола УП-631 ( ТУ 6-05-041-321-71).
Являє собою продукт взаємодії епіхлоргідрину і хлорвміщуючого ароматичного поліаміду, який дегідрохлорований їдким натром. Смолу застосовують для приготування заливочних компаундів, герметиків, клеїв і зв'язуючих для склопластиків.
При затвердженні смоли використовують затверджувачі амінного типу. Матеріали, що отримані на основі цієї смоли, відрізняються зниженою горючістю, високою водо-та хімічною стійкістю, а також підвищеною міцністю.
Властивості затвердженої ароматичним аміном м-фенілендіаміном (МФДА - ГОСТ 5826-75) смоли УП-631 при режимі затвердження 100 оС/2 год + 140оС/16 год такі:
Напруження руйнування, МПа:
при розтягненні - 60,0;
при стисненні - 167;
при статичному вигині - 35;
теплостійкість за Мартенсом, оС - 140.
Смолу УП-631 для надання їй пластичності у процесі просочення модіфікували карбоксілвміщуючим каучуком СКН-30 (або СКН-10), що розчиняється у ній. Просочувальну композицію готували у такому стехіометричному співвідношенні: УП-631 (100 в.ч.) + СКН-30 (10 в.ч.) + ізоМТГФА (100 в.ч.).
Затвердження отриманої епоксидної композиції проводили за триступеневим режимом: 80оС/3год + 130оС/4 год + 160оС/5 год.
Епоксидні зв'язуючі у більшості випадків набувають технічно важливих властивостей лише в результаті затвердження. Для затвердження реакційноздатних олігомерів використовували затверджувачі, або ініціатори затвердження, як холодного, так і гарячого затвердження: амінні затверджувачі ДЕТА, ТЕТА, ПЕПА, ангідридні ізо-МТГФА, титанати ТЕАТ-1.
Діетилентриамін-ДЕТА (ТУ 6-02-914-86).
Летюча, рухлива, злегка забарвлена рідина. В'язкість при 20 оС становить 0,2 Па·с, щільність - 980 кг/м3, теплостійкість 100оС. Для затвердження епоксидної смоли ЕД-20 використовувався у стехіометричному співвідношенні 1:10. Затверджувач "холодного" затвердження.
Триетиленамін-ТЕТА (ТУ 6-09-3207-66).
Летюча, рухлива, злегка забарвлена рідина. Має подібні властивості, як і ДЕТА. Теплостійкість складає 113оС.
Як і затверджувач ДЕТА, володіє невисокою розбавляючою здатністю і поміркованою активністю. Затверджувач "холодного" затвердження.
Поліетиленполіамін-ПЕПА (ТУ 6-02-594-70).
Глицериноподібна темнозабарвлена рідина. В'язкість при 20оС становить 0,9 Па·с, щільність 1000 кг/м3. Змішувався зі смолою ЕД-20 у стехіометричному співвідношенні 1:10. Затверджувач "холодного" затвердження.
Ізо-метілтетрагідрофталевий ангідрид - ізо-МТГФА (ТУ 6-10-124-91).
Злегка забарвлена рідина. В'язкість при 20 оС становить 0,2 Па·с, щільність - 980 кг/м3, теплостійкість 100оС. Для затвердження епоксидної смоли ЕД-20 використовувався у стехіометричному співвідношенні 1:10. Затверджувач "гарячого" затвердження.
Триетаноламінотитанат-ТЕАТ-1 (ТУ 6-09-2665-66).
В'язка темнозабарвлена рідина. В'язкість при 25оС становить 0,05 Па·с. Є зшиваючим агентом і в той же час каталізатором затвердження. Змішувався зі смолою ЕД-20 (ЕД-16) у стехіометричному співвідношенні 100 мас.ч.:16 мас. ч. Затверджувач гарячого затвердження.
Склад зв'язуючого ЕДТ-10 на базі ТЕАТ-1: ЕД-20 (100 в.ч.) + ДЕГ-1 (10 в.ч.) + ТЕАТ-1 (16 в.ч.). Зв'язуючі готували за ГОСТ 10597-93, або ДСТУ 20-