Разработка высокопрочных углепластиков на основе эпоксисодержащих олигомеров

• Автор: Лизунов, Денис Александрович
• Шифр специальности: 05.17.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 243 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. УГЛЕПЛАСТИКИ НА ОСНОВЕ ЭПОКСИДНЫХ ОЛИГОМЕРОВ

1.2. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ НА ГРАНИЦЕ РАЗДЕЛА

«ВОЛОКНО - ПОЛИМЕР»

1.3. МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АДГЕЗИИ

1.4. ИЗУЧЕНИЕ ПРОЦЕССА ОТВЕРЖДЕНИЯ

1.4.1. Изучение процесса отверждения до точки гелеобразования.

1.4.2. Изучение свойств отверждающихся систем после

точки гелеобразования
1.5. МОДИФИКАЦИЯ ЭПОКСИДНЫХ ОЛИГОМЕРОВ
1.6. МОДИФИКАЦИЯ НАНОРАЗМЕРНЫМИ НАПОЛНИТЕЛЯМИ
1.6.1. Влияние наночастиц на процесс отверждения
1.6.2. Влияние углеродных нанотрубок на свойства композитов
1.6.3. Свойства композитов «полимер-глина»
1.6.4. Влияние различных наночастиц на свойства композиционного
материала
1.7. Выводы из литературного обзора
2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

2.1. ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.2. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
3.1. ВЫБОР ОЛИГОМЕРНОЙ ОСНОВЫ
3.2. ВЫБОР МОДИФИЦИРУЮЩИХ СИСТЕМ
3.3. ИЗУЧЕНИЕ МЕЖФАЗНЫХ ЯВЛЕНИЙ НА ГРАНИЦЕ РАЗДЕЛА «ВОЛОКНО-
ПОЛИМЕР»
3.4.ИЗУЧЕНИЕ ПРОЦЕССА ОТВЕРЖДЕНИЯ
3.5. ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ПОЛУЧЕНИЯ ПРЕПРЕГОВ
3.6. КОМПЛЕКСНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ
ХАРАКТЕРИСТИК РАЗРАБОТАННЫХ УГЛЕПЛАСТИКОВ
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
Создание композиционных материалов с необходимым комплексом свойств зависит от большого количества физико-механических факторов. Особая роль принадлежит полимерной матрице в качестве основы для армированных пластиков. В частности, для углепластиков применяются эпоксидные олигомеры, которые при отверждении образуют жесткие сетчатые структуры. Современная промышленность требует разнообразия эпоксидных связующих с широким спектром свойств. Однако полимеры на основе немодифицированных эпоксидных олигомеров зачастую обладают низкими и нестабильными эксплуатационными и физико-механическими характеристиками. Одним из путей устранения подобных недостатков является структурная модификация, в частности, с совместимыми олигомерами , обладающими высокой функциональностью и встраивающимися в формирующуюся сетчатую структуру. Использование подобных материалов в смесях с традиционными и доступными эпоксидиановыми олигомерами позволяет не только сохранить их ценные свойства, но и решить некоторые технологические ограничения переработки, препятствовавшие их внедрению в новые сферы применений.
Для повышения термостойкости, пластичности и прочностных характеристик в качестве модификаторов используют вещества различной природы: реакционноспособные мономеры, эластомеры, полимеры. В последнее время также активно исследуется модификация связующих путем введения в композицию в качестве наполнителей наночастиц, поскольку показано, что их присутствие может существенно влиять на свойства получаемых материалов. Данная область видится одной из наиболее перспективных в будущем.
Нанокомпозиты на основе различных видов слоистых силикатов и углеродных нанотрубок представляют наибольший интерес. Несомненным достоинством является тот факт, что эффект усиления при использовании наночастиц достигается при низких степенях наполнения (зачастую до 1%), что незначительно влияет на плотность системы и ее стоимость.

не предусматривает возможности протекания других реакций, которые образуют эфирные группы (этерификация). Данная модель дает сходимость с экспериментом до степени превращения /?=0,5. Выше этой точки реакция становится диффузионно-контролируемой в результате образования геля. В других работах [165,166] отмечается, что реакция становится диффузионноконтролируемой в результате застекловывания [107, 108].
Камал (1974 г.) исследовал реакцию между ординарной эпоксидной смолой ДГЭБА и метафенилендиамином в диапазоне температур 57-147°С методом ДСК и модифицировал модель Хори следующим образом [167]:
где тип- постоянные, причем в рассматриваемом случае т=п=1, к - константа скорости некаталитической реакции - первичной реакции раскрытия кольца аминогруппой через переходное состояние в присутствии донора водорода,
кг - константа скорости для автокаталитической части - соответствует вторичной реакции - автокаталитическому раскрытию кольца, включающему амин, эпоксид и гидроксильную группу, образующуюся при раскрытии первого эпоксидного кольца.
Это уравнение хорошо описывает процесс до степени превращения /?=0,6. Оно использовалось также в следующей более общей форме [168]:
где к - константа скорости реакции, С - константа автоускорения, В, т и п -эмпирические константы.
Записанное уравнение (1.33), конечно, обладает большой общностью, поскольку оно содержит много эмпирически подбираемых констант, но в то же время это осложняет (и возможно делает неоднозначным) его применение для анализа экспериментальных данных.
^- = (к,+к2-Г)-(-РГ,

(1.32)
^- = к-{ + Срт)-{В-/3)
(1.33)