Повышение прочностных характеристик полимерных композиционных материалов модификацией борсодержащими полиэфирами и полиметиленэфирами фенолов

• Автор: Андрощук, Андрей Алексеевич
• Шифр специальности: 05.17.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Бийск
• Количество страниц: 150 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ.
1 АНАЛИЗ ПРОБЛЕМЫ И ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ БОРОРГАНИЧЕСКИХ ПОЛИМЕРОВ В КАЧЕСТВЕ КОМПОНЕНТОВ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ.

1.1 Модификация полимерных материалов.

1.2 Применение борорганических соединений в качестве отвердителей эпоксидных смол

1.3 Пластификация борорганических полимерных модификаторов

с целью их использования в композициях.

1.4 Применение борорганических соединений в полимерных

материалах на основе каучуков

1.5 Композиционные фрикционные материалы на основе каучуков

1.5.1 Трение и износ реактопластов.

1.5.2 Композиции для фрикционных материалов

1.5.3 Вулканизация.
1.5.4 Ускорители и активаторы серной вулканизации
1.5.5 Взаимодействие фенолов и серы
1.5.6 Отверждение каучуков в присутствии фенольных смол
1.6 Обоснование выбора направления исследования
2 МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ БОРОРГАНИЧЕСКИХ ПОЛИМЕРОВ И МОДИФИЦИРОВАННЫХ КОМПОЗИТОВ
2.1 Характеристики исследуемых полиэфиров и полиметиленэфиров фенолов и борной кислоты.
2.2 Исследование растворов борорганических полимеров.
2.2.1 Вискозиметричсские исследования растворов борорганических полимеров, характеристическая вязкость.
2.2.2 Исследование борорганических полимеров методом
гельпроникающей хроматографии
2.3 Исследование отверждения борорганических полимеров.
2.3.1 Изготовление образцов отвержденных борорганических полимеров
2.3.2 Исследование отверждения борорганических полимеров зольгель методом
2.3.3 Исследования исходных полимеров и отвержденных образцов методом ИК спектроскопии.
2.3.4 Установление наличия сероводорода в процессе отверждения серой.
2.4 Получение и исследование высоконаполненных полимерных композиционных материалов, содержащих борорганические полимеры
2.4.1 Получение фрикционной композиции.
2.4.2 Исследование физикомеханических характеристик композиционных материалов
2.4.2.1 Исследование образцов на изгиб.
2.4.2.2 Исследование образцов на сжатие
3 РАСТВОРЫ ПОЛИЭФИРОВ И ПОЛИМЕТИЛЕНЭФИРОВ ФЕНОЛОВ И БОРНОЙ КИСЛОТЫ.
3.1 Характеристическая вязкость полиэфиров и полиметиленэфиров фенолов и борной кислоты.
3.2 Исследование молекулярномассового распределения полиэфиров и полиметиленэфиров фенолов и борной кислоты
методом гельпроиикающей хроматографии
3.3 Выбор пластификатора полиэфиров и полиметиленэфиров
фенолов и борной кислоты.
4 ИЗУЧЕНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ БОРОРГАНИЧЕСКИХ ПОЛИМЕРОВ И ЭПОКСИДНОЙ СМОЛЫ.
4.1 Исследование глубины отверждения борорганических полимеров эпоксидной смолой
4.2 Изучение механизма отверждения борорганических полимеров
эпоксидной смолой
4.2.1 Изучение механизма отверждения эпоксидной смолой полиметиленятрифенилового эфира борной кислоты.
4.2.2 Изучение механизма отверждения эпоксидной смолой
полиэфиров на основе резорцина и борной кислоты.
4.2.3 Изучение механизма отверждения эпоксидной смолой
полиэфиров на основе бисфенола А и борной кислоты.
4.2.4 Изучение механизма отверждения эпоксидной смолой полиметилентриэфира резорцина, фенола и борной кислоты и
полиметилентриэфира бисфенола А, фенола и борной кислоты
5 ИЗУЧЕНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ БОРОРГАНИЧЕСКИХ ПОЛИМЕРОВ С СЕРОЙ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ В КАЧЕСТВЕ МОДИФИКАТОРОВ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ.
5.1 Исследование глубины отверждения борорганических
полимеров серой.
5.2 Механизм отверждения борорганических полимеров серой
5.3 Результаты исследований модификации высокопаполнениых композиционных материалов
5.3.1 Влияние борорганических полимеров на прочность композиционного материала при изгибе.
5.3.1.1 Влияние полиэфиров на основе резорцина и борной кислоты на прочность композиционного материала при изгибе.
5.3.1.2 Влияние полиметиленэфиров фенолов и борной кислоты на прочность композиционного материала при изгибе.
5.3.2 Влияние борорганических полимеров на прочность
композиционного материала при сжатии.
5.3.2.1 Влияние полиэфиров на основе резорцина и борной кислоты на прочность композиционного материала при сжатии.
5.3.2.2 Влияние полиметиленэфиров фенолов и борной кислоты на
прочность композиционного материала при сжатии.
ВЫВОДЫ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


В результате создается новая система связанных друг с другом химически макромолекул, которые теряют способность растворяться и необратимо двигаться друг относительно друга, т. Как правило, в образовавшихся при этом сетчатых структурах резко улучшаются механические свойства 9. Среди реакций модификации полимеров показательной является их взаимодействие с аминосоедипеииями и двухатомными фенолами 9. Так, при прогреве фенолов с гексаметилентетрамином протекают реакции конденсации с образованием активных промежуточных продуктов олигомерной природы, которые присоединяются к макромолекулам полимеров с образованием па них реакционноспособных фрагментов так называемых подвесок. Такие олигомерные фрагменты на макромолекулах могут содержать на концах активные группы, способные к реакциям друг с другом или с макромолекулами полидиенов. При атом протекают реакции сшивания полимеров, что вместе с образованием продуктов конденсации в полимерной матрице ведет к росту прочности, например сырых резиновых смесей и вулканизатов и увеличению устойчивой длительной эксплуатации композиционных материалов таких как шины, транспортные ленты, и т. Для получения из такой композиции высокотермостойкого материала сс необходимо отверждать при относительно высокой 0 С температуре однако, если при отверждении использовать эпоксидные соединения, температуру отверждения можно снизить до 0. С . Отмечается, что фенольные смолы модифицированные бором в основном применяют для изготовления абляционных материалов и тормозных накладок 4. Модификация осуществляется, в том числе и введением различных модифицирующих добавок, в качестве которых могут выступать различные неорганические присадки. Однако их введение приводит к образованию отложений и формированию негомогенной массы. Другой способ состоит в добавлении к готовому полимеру дополнительных веществ, сообщающих полученной системе новые свойства или способствующих сохранению ценных качеств полимера в процессе его эксплуатации сюда относится применение смеси полимеров, пластификаторов, наполнителей и стабилизаторов 8. Широкое распространение получило введение малых количеств термоэластопластов, олигомерных и полимерных добавок , . В основу метода модификации полимеров или олигомеров малыми добавками легли представления о существенном влиянии надмолекулярной структуры, а также условий протекания релаксационных процессов на свойства полимеров. При этом наблюдается комплексное воздействие добавок на структуру и свойства полимеров. При введении малых количеств модификаторов повышаются физикомеханические свойства материала , увеличивается долговечность, повышается работоспособность изделий. Необходимо, чтобы модифицирующая добавка была равномерно распределена в формируемой композиции. Для достижения этого определяют оптимальную степень наполнения связующего модификатором. М полимерном связующем. Основные аспекты модификации различных полимерных связующих введением небольших добавок будут рассмотрены в следующих пунктах главы. Известно, что борный ангидрид обеспечивает время жизни с эпоксидной смолой ЭС типа ЭД диглицидиловым эфиром бисфенола А в течение нескольких суток, быстрое отверждение при повышенных температурах и температуры тепловой деформации от 0 до 0 С , . Борная кислота считается отвердителем для эпоксидированных эфиров жирных кислот и других эпоксидных смол , метаборная кислота также обеспечивает отверждение . Трифенилборат отверждает ЭС при 0 С, причем при этой температуре образуется пенопласт . Алкилборные кислоты растворяются в эпоксидных смолах, но не отверждают их. Метиловый эфир борной кислоты также нереакционноспособен, а тетраметоксиборат натрия нерастворим . Было обнаружено, что метилполиборный эфир обеспечивает время жизни с ЭС примерно мин, но для получения оптимальных свойств требуются относительно длительные дополнительные отверждения при повышенных техмпературах . Некоторые эфиры реагируют даже еще более быстро, обеспечивая время жизни с ЭС при комнатной температуре, равное 1 мин . Трикрезиловые эфиры борной кислоты бурно реагируют с эпоксидированными смолами на основе кислот олефинового ряда, обеспечивая короткое время жизни и температуру размягчения, равную 0 С.