ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Термореактивные полимеры из "Старение пластмасс в естественных и искусственных условиях" Термореактивные полимеры имеют некоторые особенности, отличающие их от термопластичных полимеров, которые определяют методы оценки свойств материалов, способы их переработки в изделия, эксплуатацию и хранение. [c.178] В качестве наполнителей используют мел, тальк, древесную муку, известь, кокс, графит, различные волокна (например, асбестовое, стеклянное, угольное, борное) и др. Кроме наполнителей в композиции вводят другие добавки. Следовательно, материалы на основе термореактивных связующих безусловно являются многокомпонентными системами, для которых важнейщим фактором, влияющим на их свойства, следует считать гетерогенность. Для таких систем характерно в целом неравномерное распределение внещних нагрузок любого типа (механические, тепловые, влажностные и т. п.), что сопровождается изменением физических, механических, электрических и других свойств. Эти явления в условиях старения связаны в первую очередь с изменением микроструктуры материала. Очевидно, что для таких многокомпонентных систем особую роль играет правильный подбор как связующего, так и остальных компонентов. Стабильность свойств пластмасс, содержащих волокнистые наполнители, в значительной степени зависит от взаимодействия на границе волокно — полимерное связующее, а также от химического состава и строения связующего. Установлено, что свойства материала в исходном состоянии и его стабильность при старении в случае волокнистых наполнителей зависят от природы использованного замасливателя. [c.179] При исследовании теплового старения различных композиционных материалов было показано, что на первой стадии теплового старения происходит дополнительное структурирование полимера. Увеличение продолжительности старения на этой стадии сопровождается разрывами связей и образованием новых. Эти превращения отражаются на изменении плотности композиционного материала, его однородности, изменении числа и размеров дефектов. Различие в термических коэффициентах линейного расщирения связующего и наполнителя нередко приводит к появлению значительной дефектности в пограничных слоях, что отрицательно влияет на комплекс свойств материала. [c.179] Тепловое старение приводит к сокращению времени достижения максимальных потерь массы и усадки. Характер происходящих при этом микроструктурных изменений практически не меняется, однако скорость их протекания увеличивается с повышением температуры (280]. [c.180] Анализ структуры стеклопластиков на основе полиэфирного связующего, содержащего волокна с различными замасливателями, не выявил различия в характере появившихся дефектов. Наименьшее число дефектов было обнаружено в стеклопластике на основе эпоксиполи-эфирного связующего с диеновым замасливателем [281]. Вода действует не только на границе волокно—связующее, она вызывает набухание связующего, что сопровождается появлением дефектов в объеме материала. Появление локальных микротрещин и дефектов другого вида облегчает проникновение воды в глубь пластика. В конечном итоге совместное действие воды и тепла приводит к образованию многочисленных эрозированных участков, которые преимущественно сосредоточены на поверхности или вблизи от нее. Дефекты такого вида способствуют резкому ухудшению прочностных свойств пластика. [c.180] Наиболее существенные изменения свойств стеклопластиков происходят при различных циклических воздействиях в условиях искусственных испытаний. Поскольку в реальных условиях эксплуатации наиболее вероятно циклическое действие факторов, то при испытании гетерогенных систем искусственное создание такого рода воздействий представляет большой интерес. [c.180] Результаты длительных испытаний на старение композиционных материалов на основе эпоксидного связующего и борных и углеродных волокон показали, что разрушающее напряжение при растяжении при тепловом старении в течение 1500 ч при 363 К этих материалов изменяется незначительно. Рассчитанная на основании этих данных продолжительность открытой экспозиции материалов в зоне жаркого сухого климата равнялась 40 г. Кажущаяся энергия активации процесса старения. [c.181] Исследование процесса старения в атмосфере с повышенной влажностью при различных режимах показало, что при циклическом изменении температуры и влажности прочность материала изменяется следующим образом для материала марки КМБ-1 на 20—25%, для материала марки КМУ-1 — на 12—15%. [c.182] Интересные результаты были получены при исследовании различных внешних воздействий (в частности, повыщенных температур) на отвержденные эпоксидные смолы [283—285]. [c.182] В процессе тепловой обработки отвержденных эпоксидных смол происходит их структурирование, сопровождающееся повышением температуры стеклования. При некоторой постоянной температуре термообработки на графике зависимости — т появляется плато, причем с повышением температуры термообработки повышается Тс. В этой связи особенно важным становится вопрос выбора температур длительного теплового старения. Следует учитывать, что при температурах выше 7с на начальной стадии теплового старения может происходить некоторое увеличение как Тс, так и других характеристик, зависящих от густоты пространственной сетки. Этот процесс имеет экстремальный характер. По достижении некоторого максимального значения контролируемого показателя (разрушающее напряжение при растяжении, изгибе и т. п.) его значение в течение некоторого времени сохраняется на достигнутом уровне. Длина этого участка зависит от температуры испытания. Чем выше температура теплового старения, тем короче участок плато. При этом масса быстро уменьшается, что сопровождается выделением значительного количества летучих продуктов. Можно ожидать, что даже при температуре Тс свойства отвержденных термореактивных материалов не будут стабильными. [c.182] Как следует из приведенных данных, наиболее интенсивно деструкция протекает на воздухе вблизи поверхности образца, что влияет на механические свойства материала [285]. [c.185] Тепловое старение при 293 К в течение длительного времени в среде инертного газа сопровождается изменением механических свойств, но при значительно большей продолжительности испытания, чем при старении на воздухе. По-видимому, наиболее чувствительными параметрами к тепловому старению являются модуль упругости, термический коэффициент линейного расширения и относительное удлинение при разрыве [286]. [c.185] Исследования теплового старения в интервале температур от 343 до 393 К некоторых заливочных компаундов, применяемых в приборостроении показали, что комплекс свойств существенно изменяется. Модуль упругости увеличивается, термический коэффициент линейного расширения и относительное удлинение при разрыве уменьшаются, а на графике зависимости прочностных показателей от продолжительности теплового старения появляется максимум. В целом такое изменение свойств компаундов оказывается характерным для данного типа материалов и находится в удовлетворительном соответствии с ранее полученными результатами. [c.185] На рис. 3.47 показано изменение термического коэффициента линейного расширения в зависимости от продолжительности старения. Из рисунка видно, что с увеличением продолжительности старения этот коэффициент уменьшается, что необходимо учитывать при проектировании и расчете конструкций, в которой используется данный компаунд. [c.186] Чувствительным параметром, характеризующим старение эластичных компаундов, является относительное удлинение при разрыве. Результаты, полученные при исследовании отвержденных эпоксидных смол и компаундов на их основе, указывают на глубокие физико-химические изменения, которые претерпевают эти материалы при тепловом старении. Эти изменения отражаются на комплексе механических и других эксплуатационных свойств изделий. Поскольку пока не имеется достаточно достоверных данных, о механизме старения эпоксидных смол, вопросы о сроках службы изделий или материала наиболее обоснованно решаются путем наблюдений за изменением свойств в условиях реальной эксплуатации или максимально приближенным к ним. [c.186] Световое излучение оказывает более существенное воздействие на эпоксидные материалы по сравнению с - тепловым. В тонкой пленке из эпоксидной смолы УФ-излучением инициируются процессы, приводящие к деструкции или структурированию. Преобладание какого-либо из этих процессов зависит от состава газовой среды, в которой происходит облучение. На воздухе сшивание происходит медленнее, чем при облучении в инертной среде [287]. [c.186] Показано, что снижение прочности фенопласта, армированного вискозным волокном в условиях теплого влажного климата обусловлено главным образом совместным воздействием повышенной температуры и влажности в условиях сухого жаркого климата прочность практически не изменяется. Поэтому этот материал можно использовать для изготовления изделий, работаюших без нагружения в условиях сухого климата [288]. Стойкость к действию влаги фенопластов с асбестовым наполнителем или слюдой значительно выше. [c.187] Описаны результаты прогнозирования сроков сохранения свойств фенопластов при различных температурах [289], в основе которых лежат представления о температурной активации термоокислительного распада смолы. Проведенные расчеты на базовое время 25-10 ч при условии достижения заданного уровня изменения контролируемого показателя (ударной вязкости) при различных температурах показали, что зависимость контролируемого показателя от продолжительности испытания описывается ломаной линией при относительно низких температурах старения (433—473 К). Повышение температуры старения сопровождается выравниванием этой зависимости. Все это указывает на то, что изменение контролируемого показателя является следствием нескольких процессов, различающихся по влиянию на контролируемый показатель. [c.187] В целом поведение фенопластов в условиях эксплуатации аналогично поведению других термореактивных материалов на основе отвержденных смол с большой густотой пространственной сетки. Достаточно высокая степень превращения функциональных групп, достигаемая при отверждении, снижает химическую активность материала, повышая его стойкость к старению в условиях эксплуатации. [c.187] Модификация фенольных, эпоксидных и некоторых ненасыщенных полиэфирных смол позволяет в некоторых случаях повысить стойкость изделий к старению в естественных условиях [36, с. 27—31, с. 56—62]. [c.187] Вернуться к основной статье