Снижение горючести композиционных материалов конструкционного назначения на основе эпоксидного связующего добавкой полиметилен-n-трифенилового эфира борной кислоты

• Автор: Чипизубова, Марина Сергеевна
• Шифр специальности: 05.02.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Барнаул
• Количество страниц: 110 с. : ил.

Оглавление
Введение
1 Основные принципы снижения горючести композиционных материалов конструкционного назначения на основе полимерных матриц
1.1 Горение композиционных материалов с полимерной матрицей
1.2 Снижение горючести полимерных композиционных материалов
1.3 Особенности применения высокомолекулярных антипиренов
1.4 Описание свойств вещества, выбранного в качестве модификатора
1.5 Выводы
2 Описание исходной системы, модификатора и методик испытаний
2.1 Описание компонентов исходной системы
2.2 Методика определения плотности
2.3 Экспериментальная установка и методика проведения испытаний на ударную вязкость
2.4 Методы испытаний на воспламенение, стойкость к горению и воздействию раскаленной проволоки
2.5 Измерение вязкости, краевого утла смачивания и адсорбционного взаимодействия
2.6 Выводы
3 Экспериментальное исследование возможности совмещения порошка полиметилен-п-трифепилового эфира борной кислоты с эпоксидным связующем на основе ЭД
3.1 Разработка метода модификации эпоксидного связующего
3.2 Экспериментальное исследование ударной вязкости эпоксидианового полимера на основе ЭД-22, модифицированного полиметилен-п-трифениловым эфиром борной кислоты
3.2.1 Цели и задачи исследования
3.2.2 Технология приготовления образцов
3.2.3 Результаты испытаний на ударную вязкость по Шарпи отвержденных модифицированных композиций
3.3 Исследование изменения плотности в зависимости от содержания модификатора
3.4 Выводы
4 Исследование влияния порошка полиметилен-п-трифенилового эфира борной кислоты на стойкость отвержденной эпоксидиановой смолы ЭД-22 к горению и воздействию раскаленной проволоки
4.1 Цели и задачи исследования
4.2 Описание исходных компонентов и режимов температурной обработки
4.3 Результаты испытаний на воспламеняемость
4.4 Результаты испытаний на стойкость к горению
4.5 Определение массы несгоревшего остатка
4.6 Испытания раскаленной проволокой
4.7 Выводы
5 Исследование адсорбционного взаимодействия и смачивающей способности эпоксидного связующего марки ЭД-22 модифицированного полиметилен-п-трифениловым эфиром борной кислоты
5.1 Измерение вязкости модифицированного связующего
5.2 Исследование адсорбционного взаимодействия
5.3 Измерение краевого угла смачивания
5.4 Выводы
6 Поиск оптимального состава эпоксидного связующего на основе ЭД-22 модифицированного полиэтилен-п-трифениловым эфиром борной кислоты
6.1 Результаты поиска оптимального содержания полиметилен-п-трифенилового эфира борной кислоты
6.2 Вывод
Заключение
Список используемых источников

Введение
Актуальность темы. Высококачественные эпоксидные связующие являются одним из широко применяемых классов полимерных матриц в производстве композиционных материалов конструкционного назначения для машиностроения, авиационной и аэрокосмической промышленности, энергетического машиностроения. Разнообразие рецептур промышленных эпоксидных композиций соответствует сбалансированному комплексу основных требовании, предъявляемых к полимерным матрицам и композитам на их основе, и предоставляет возможность выбора связующего с точки зрения универсальности применения и гарантии требуемых упруго-прочностных и эксплуатационных свойств.
Существенным фактором, ограничивающим применение композиционных материалов на основе эпоксидных и других полимерных связующих в производстве высокопрочных и высоконадежных конструкций, является их пожарная опасность, обусловленная горючестью и сопутствующими процессами. Наиболее характерная черта пожаров в наше время - это переход за считанные минуты от начального возгорания к неуправляемому горению, что является следствием повсеместного использования легкогорючих полимерных материалов. Природа органических полимеров такова, что сделать их полностью пожаробезопасными невозможно. Однако снижение способности их к возгоранию и поддержанию горения в настоящее время является актуальной задачей.
Применяющиеся в настоящее время в промышленности способы снижения горючести не полностью удовлетворяют особенностям современных технологий, а также растущим требованиям к защите окружающей среды. Введение антипиренов и химическая модификация часто приводит к ухудшению физико-механических, технологических и эксплуатационных свойств материала. Поэтому снижение горючести является задачей по оптимизации комплекса характеристик создаваемого материала.

где р, рь р2 — плотность в кг/м3 модифицированнго полимера, модификатоа и немодифицированного эпоксидной композиции соответственно; с - содержание модификатора в массовых частях на одну массовую часть смоляной композиции.
Для определения плотности отвержденного полимера использовались образцы прямоугольной формы 5*6x5 мм, отклонение от размеров не должно составлять более ± 0,05 мм. На каждое содержание модификатора измерению подвергались шесть образцов.
Масса образцов измерялась на аналитических весах с точностью до 1 мг. Габаритные размеры образцов контролировались микрометром. Плотность рассчитывалась по формуле:
'Р = т/У, (2.2)
где т - масса, кг, V - объем, м3.
2.3 Экспериментальная установка и методика проведения испытаний на ударную вязкость
Ударная вязкость полимеров - показатель, характеризующий сопротивление полимеров ударным нагрузкам, и выражаемый работой, затраченной на разрушение при ударе.
Испытания материала на ударную вязкость необходимы для оценки конструктивной прочности материала, которая находится в наибольшей корреляции со служебными свойствами изделия, характеризуют работоспособность материала в условиях эксплуатации.
Для оценки влияния порошка ПТЭБК на механические свойства эпоксидного связующего были проведены испытания образцов на ударную вязкость по Шарли (образцы без надреза ГОСТ 4647-80). Сущность метода заключается в испытании, при котором образец, лежащий на двух опорах, подвергается удару маятника, причем линия удара находится посредине между опорами (рисунок 2.1). К образцу прикладывается ударные нагрузки при