Разработка функционально-градиентных материалов для защитно-декоративных покрытий на основе эпоксидных смол

• Автор: Ланкина, Юлия Алексеевна
• Шифр специальности: 05.23.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Саранск
• Количество страниц: 239 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

ГЛАВА 1. ЗАЩИТНЫЕ ПОКРЫТИЯ НА ОСНОВЕ

ПОЛИМЕРНЫХ СВЯЗУЮЩИХ

1.1. Виды защитных полимерных покрытий и основные

показатели качества, определяющие их долговечность

1.2. Свойства эпоксидных композитов. Методы создания

эпоксидных материалов с комплексом заданных свойств

1.3. Методы оценки долговечности полимерных

композиционных материалов

1.4. Цели и задачи исследования

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.
2.1. Применяемые материалы и их свойства.
2.2. Методы исследования и применяемое оборудование
2.3. Планирование эксперимента и статистические методы
анализа экспериментальных данных.
ГЛАВА 3. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ОЦЕНКИ И ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ДОЛГОВЕЧНОСТИ
ЗАЩИТНЫХ ПОКРЫТИЙ
3.1. Моделирование оптимального распределения свойств
материала по высоте поперечного сечения покрытия.
3.2. Исследование стесненной седиментации
при отверждении полидисперсных систем
3.3. Основы расчета функциональноградиентных
покрытий на основе полимерных связующих
3.4. Выводы
ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭПОКСИДНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ.
4.1. Исследование структуры и свойств
полимерных композиционных материалов.
4.2. Экспериментальные исследования функциональноградиентных материалов на основе эпоксидных смол
4.3. Фрактальный анализ структуры
наполненных эпоксидных композиций.
4.4. Анализ дефектности структуры
полимерных композиционных материалов
4.5. Выводы.
ГЛАВА 5. ИССЛЕДОВАНИЕ ДОЛГОВЕЧНОСТИ
ЗАЩИТНЫХ ПОКРЫТИЙ НА ОСНОВЕ ЭПОКСИДНЫХ СМОЛ
5.1. Исследование влияния стабилизаторов органического происхождения на долговечность
защитных покрытий в условиях действия УФоблучения.
5.2. Исследование влияния стабилизаторов химического происхождения на долговечность
защитных покрытий при действии УФоблучения
5.3. Оценка изменения декоративных свойств
защитных покрытий под действием УФоблучения.
5.4 Выводы
Общие выводы
Список использованных источников


С увеличением степени сшивания происходит рост числа узлов пространственной сетки, усиливающих ограничение свободного вращения сегментов цепи, что приводит к повышению жесткости и температуры стеклования полимера, снижению температурного коэффициента расширения []. Возрастание плотности упаковки сегментов способствует повышению прочности полимеров [,]. Значительное изменение структуры и свойств эпоксидных полимеров возможно за счет введения различных модифицирующих добавок (наполнителей, растворителей, пластификаторов и т. Основной целью модификации эпоксидных композитов является улучшение технологических и эксплуатационных характеристик: повышение жизнеспособности и удобоукладываемости, снижение вязкости и хрупкости, улучшение физико-механических свойств и химической стойкости. Кроме того, для получения действительно эффективных композитов необходимо снижение себестоимости материала без ухудшения его основных свойств. В целом, способы модификации сетчатых полимеров можно разделить на три группы: химические, физико-химические и физические [6, ,]. На рисунке 1. Химическая модификация основана на изменении химической природы олигомеров и отвердителей. Наиболее эффективными способами химической модификации являются: варьирование молекулярным строением эпоксидных олигомеров и их совмещение с другими термореактивными смолами (фенольными, акрилатными и др. Однако осуществление химических способов модификации часто наталкивается на определенные трудности, связанные с ограниченным набором промышленных эпоксидных смол (на % - диановых) и отвердителей. Физическая модификация основана на воздействии механических, электрических и электромагнитных полей на исходные реакционноспособные системы перед их отверждением, с целью изменения молекулярной структуры жидких олигомеров и, следовательно, структуры сетчатых полимеров []. Например, виброобработка и ультразвуковые колебания способствуют значительному ускорению процессов твердения эпоксидных олигомеров независимо от типа применяемого сшивающего агента и повышению степени их химического превращения []. Обработка ультразвуком позволяет повысить прочностные и адгезионные свойства композита и снизить уровень остаточных напряжений []. При виброобработке улучшаются условия гомогенизации и переработки композиции, резко снижается ее вязкость. Вибрационное воздействие на олигомер перед его отверждением приводит к получению менее дефектной и более упорядоченной структуры, что способствует возрастанию прочности полимеров [,]. В результате воздействия постоянных слабых магнитных полей образуются эпоксидные полимеры, которые имеют более упорядоченную фазную структуру, а также более высокие прочностные характеристики. Кроме того, магнитная обработка увеличивает термостабильность эпоксидных композиций []. Аналогичные результаты дает радиационное отверждение эпоксидов []. На практике физические способы модификации эпоксидных композиций достаточно часто используются в комбинации с другими методами модификации. Рис. В настоящее время наиболее распространенным является физикохимический способ модификации, когда в состав композиции вводят модифицирующие добавки различного назначения: твердые нерастворимые наполнители, инертные пластификаторы и разбавители, ПАВ и др. Применение наполнителей является традиционным и высокоэффективным способом направленного регулирования свойств эпоксидных полимеров. Наполнение значительно изменяет все основные свойства композита и позволяет существенно сократить расход полимерного связующего, что значительно снижает стоимость материала. Для получения наполненных полимерных композиций применяют твердые тонкодисперсные наполнители с частицами сферической (стеклянные микросферы, золы-уноса), зернистой (сажа, кремнезем, древесная мука, мел, каолин), пластинчатой (тальк, графит, слюда) и игольчатой (оксиды, соли, силикаты) формы, а также волокнистые наполнители (хлопок, стекловолокно, асбест, целлюлоза) [, ]. ПВХ, ПЭ и др. Все наполнители по действию, оказываемому на полимер, можно разделить на активные, которые химически взаимодействуют с функциональными группами эпоксидного олигомера и неактивные (инертные), которые используются, в основном, с целью сокращения расхода полимерного связующего [].