Епоксидний композит з модифікованим наповнювачем

Епоксидний композит з модифікованим наповнювачем, що включає композицію, яка містить епоксидну діанову смолу, пластифікатор, 3 Відома композиція характеризується недостатньо високими показниками модуля пружності при згинанні матеріалу і значним термічним коефіцієнтом лінійного розширення. В основу корисної моделі поставлено задачу поліпшення фізико-механічних і теплофізичних властивостей композитних матеріалів шляхом виконання епоксидного композита з модифікованим наповнювачем, виконаний з композиції, яка містить епоксидну діанову смолу, пластифікатор, поліетиленполіамін і попередньо модифікований епоксидною смолою і у подальшому термооброблений дисперсний наповнювач, згідно корисної моделі, опромінена ультрафіолетом композиція в якості пластифікатора містить поліефір і ефір діетиленгліколю, а в якості дисперсного наповнювача - коричневий шлам і карбід бору при наступному співвідношенні компонентів, мас.ч.: епоксидна діанова смола 100 пластифікатор: поліефір 8-12 ефір діетиленгліколю 8-12 поліетиленполіамін 12-14 дисперсний наповнювач: коричневий шлам, 63мкм 60-80 карбід бору, 10-20мкм 40-60 Як основний компонент для полімерної матриці епоксидного композита вибрано низькомолекулярну епоксидну діанову смолу ЕД20, яка у скловидному стані характеризується високими фізико-механічними та теплофізичними властивостями. Для зшивання епоксидного зв'язувача використано отверджувач холодного тверднення - поліетиленполіамін (ПЕПА). Вміст отверджувача у матриці визначали на основі оптимального поєднання високих показників фізико-механічних і теплофізичних властивостей з технологічністю виготовлення композиції. Введення отверджувача понад 14мас.ч. на 100мас.ч. ЕД-20 зумовлює передчасну втому матеріалу і зниження модуля пружності при згинанні. Введення отверджувача у кількості до 12мас.ч. на 100мас.ч. ЕД-20 призводить до неповного зшивання матриці, що суттєво збільшує термічний коефіцієнт лінійного розширення епоксидних композитів. Формування компаунду на основі епоксидної діанової смоли ЕД-20 та пластифікатора, що містить поліефір (8-12мас.ч.) і ефір діетиленгліколю (8-12мас.ч.) дозволяє поліпшити реологічні властивості епоксидних композицій, а також збільшити ступінь зшивання і знизити залишкові напруження у процесі експлуатації покриття. Введення поліефіру понад 12мас.ч. на 100мас.ч. ЕД-20 зумовлює підвищення внутрішніх напружень та зниження тиксотропних характеристик матеріалів внаслідок недостатнього зшивання компаунду. Введення поліефіру при концентраціях до 8мас.ч. знижує міжмолекулярну взаємодію у полімерному компаунді, що погіршує його фізико-механічні властивості. Введення ефіру діетиленгліколю при концентрації до 8мас.ч. призводить до зменшення 27370 4 фізичної та хімічної взаємодії компаунду з металевою основою, а збільшення концентрації ефіру діетиленгліколю понад 12мас.ч. зумовлює зниження когезійної міцності матеріалу, збільшення пористості композитів, що знижує їхні теплофізичні і фізико-механічні властивості. З метою поліпшення фізико-механічних і теплофізичних властивостей епоксидного композита в якості дисперсного наповнювача використано частки коричневого шламу (6080мас.ч.) з дисперсністю 63мкм. Коричневий шлам складається з суміші оксидів (мас.ч.): оксид заліза 46-48 оксид алюмінію 7-9 оксид кремнію 12-14 оксид кальцію 8-21 оксид магнію 1-2 оксид титану 4-7 оксид ванадію 1,5-2,5 оксид олова 0,9-1,6 оксид барію 0,7-1,0 інші оксиди до 100. Введення у матеріал наповнювача до 60мас.ч. на 100мас.ч. ЕД-20 призводить до зменшення об'єму полімеру у стані зовнішніх поверхневих шарів, при цьому когезійна міцність композита знижується. Введення коричневого шламу понад 80мас.ч. на 100мас.ч. ЕД-20 зумовлює підвищення залишкових напружень у композиті внаслідок значної дефектності зовнішніх поверхневих шарів навколо дисперсних часток наповнювача. З метою поліпшення когезійних властивостей епоксидного композита в якості додаткового дисперсного наповнювача використано частки карбіду бору (40-60мас.ч.) з дисперсністю 1020мкм. Введення у матеріал наповнювача до 40мас.ч. на 100мас.ч. ЕД-20 не приводить до суттєвого поліпшення когезійних властивостей матеріалу, а відповідно не забезпечує поліпшення фізико-механічних і теплофізичних властивостей епоксикомпозита. Введення карбіду бору понад 60мас.ч. на 100мас.ч. ЕД-20 зумовлює зменшення змочування часток макромолекулами олігомера, що підвищує пористість композита і, як наслідок, зменшує його експлуатаційні характеристики. Ультрафіолетове опромінення композиції, яка містить епоксидний олігомери, пластифікатор і модифікований дисперсний наповнювач (до введення (утверджувана) забезпечує активацію макромолекул епоксидної смоли і пластифікатора, внаслідок чого утворюються вільні радикали. Такі радикали мають більшу активність і рухливість, порівняно з вихідними (неопроміненими) макромолекулами. Це сприяє їх більш активній взаємодії з активними центрами на поверхні дисперсних часток, що забезпечує збільшення когезійної міцності і, як наслідок, підвищення експлуатаційних характеристик епоксидного композита. Таким чином, порівняно з відомими технічними рішеннями заявлений об'єкт має суттєві відмінності, а отримання позитивного ефекту зумовлено усією сукупністю властивостей компонентів. 5 27370 Композицію формують і наносять на поверхню за такою технологією: Дозування компонентів, гідродинамічне суміщення пластифікатора та епоксидної діанової смоли з підігрівом їх на водяній ванні до температури Т=323-333К і охолодження суміші до Т=293-303К, змочування епоксидною смолою основного і додаткового дисперсного наповнювача та термообробка його при температурі Т=323-333К протягом t=1,82,0год., охолодження наповнювача до кімнатної температури, введення наповнювача у композицію, перемішування композиції, ультрафіолетове опромінення композиції, введення поліетиленполіаміну, перемішування композиції. Отриману композицію протягом 6080хв. наносять на попередньо обезжирену поверхню методом пневматичного розпилення. Полімеризацію покриття проводять при температурі 393-398К протягом t=2,0год. З метою зниження залишкових напружень у композитних матеріалах полімеризовані покриття витримують протягом t=24годин при температурі 293±3К. В таблиці наведено приклади конкретного використання композиції: технічні рішення згідно з заявкою, контрольні приклади прототипу, а також їхні порівняльні властивості. 6 коефіцієнт лінійного розширення композита. Крім того, низька вартість та доступність компонентів і матеріалів розробленого покриття порівняно з прототипом зумовлює більш широке його використання у промисловості для підвищення ресурсу роботи технологічного устаткування. Епоксидний композит з модифікованим наповнювачем № 1 1 2 3 4 5 4 5 1 2 Компоненти Композиція згідно з винаходом І II III 3 4 5 100 100 100 2 Епоксидна діанова смола Пластифікатор: Поліефір 8 10 Ефір діетиленгліколю 8 10 Поліефіролігодіефіракрилат Поліетиленполіамін 12 13 Дисперсний наповнювач: Коричневий шлам 60 70 (модифікований), 63мкм Карбід бору (модифікований), 40 50 10-20мкм Характеристики композитного матеріалу: Модуль пружності при згинанні, 3,9 3,9 ГПа Термічний коефіцієнт лінійного 2,56 2,22 розширення. К-1 Модуль пружності композитів при згинанні визначали згідно з ГОСТ 9550-81. Термічний коефіцієнт лінійного розширення композита визначали за зміною довжини зразків при зміні температури в стаціонарних умовах згідно з ГОСТ 15173-70. Довжина досліджуваних зразків складала 50±5мм. Кількість зразків для кожної партії вибирали не менше трьох. Як видно з таблиці оптимальний вибір інгредієнтів дозволяє порівняно з прототипом підвищити модуль пружності при згинанні епоксикомпозитів та зменшити термічний Контрольні приклади І 6 100 II 7 100 III 8 100 IV 9 100 V 10 100 VI 11 100 VII 12 100 12 12 14 4 4 8 6 6 10 8 10 14 12 10 12 8 12 12 12 8 14 8 10 13 80 40 50 60 80 60 80 70 60 20 30 50 50 60 40 40 4,0 3,4 3,5 3,7 3,8 3,7 3,8 3,6 2,34 2,47 2,34 2,54 2,67 2,52 2,64 2,71