Микросферы эпоксидных олигомеров

Синтактные материалы на эпоксидных связующих — наиболее широко известные представители этого класса материалов. В СССР в промышленном масштабе они выпускаются под марками ЭДС (со стеклянными микросферами) и ЭДМ (с фенольными микросферами) на основе эпоксидных олигомеров марок ЭД, ЗФ, ЭТФ [1, 2]. В качестве связующих используют также различные эпоксидированные соединения — диеновые, бисфенольные, сложноэфирные и др. [10—12, 31, 108, 118—120, 154, 159—164]. В частности, одна из композиций для получения синтактного материала, изготавливаемого в США, кажущейся плотности 336 кг/м включает (в г) эпоксидный олигомер — 54,7 ароматический амин — 10,3 фенольные микросферы — 30,0. Жизнеспособность этой композиции составляет около 2 ч отверждается она при 71 °С в течение 2 ч или при 82 °С в течение 1 ч [101. [c.174]

Известно, что отверждение ненаполненных эпоксидных олигомеров протекает с выделением значительных количеств тепла [135, 145]. В крупногабаритных изделиях, где отвод тепла затруднен, это приводит к термической деструкции материала, проявляющейся в появлении трещин, возникновении больших усадок, а иногда и в обуглероживании материала. Между тем при получении крупногабаритных изделий из синтактных материалов на основе эпоксидных связующих эти явления не проявляются столь явно, поскольку введение связующих в количестве 10— 25% (масс.) снижает максимальную температуру экзотермической реакции отверждения соответственно на 40—60 °С [170]. Снижение температуры реакции отверждения можно объяснить тем, что процесс отверждения эпоксидной матрицы протекает в тонких пленках, покрывающих микросферы, а не в массе, и, кроме того, часть тепла реакции поглощается микросферами [170]. [c.175]

В СССР синтактные пенопласты на основе олигоэфиракрилатов выпускают под марками СПС (со стеклянными микросферами) и СПМ (с фенольными микросферами) [1, 2, 131]. Технология изготовления СП прессовочного типа на основе олигоэфиракрилатов аналогична технологии изготовления СП на основе эпоксидных олигомеров. Недавно были разработаны рецептуры и технология получения литьевых композиций, отверждаемых при комнатной температуре [120, 154—156, 161, 174, 175]. Однако большая усадка при отверждении и высокая экзотермичность процесса отверждения [176, 177], иногда приводящая к растрескиванию и даже к обуглероживанию изделий, ограничивают применение этих материалов, несмотря на их более низкую стоимость по сравнению со стоимостью СП на эпоксидных связующих [57, 176 [c.176]

Углеродные СП изготавливают путем карбонизации синтактных пластиков на основе различных связующих и микросфер. В качестве таких связующих могут быть использованы полиуретаны [194], резольные [195, 196] и новолачные [77] фенолоформальдегидные и эпоксидные олигомеры [77] и др. В качестве наполнителей — стеклянные [75—77], углеродные [77], керамические [27 ] микросферы. [c.178]

Бентон и Шмидт [75] описали несколько типов углеродных СП на основе фенольных и стеклянных микросфер и связующих на основе древесной смолы, частично полимеризованного фурфурилового спирта и эпоксидного олигомера. В состав композиции вводят также отвердитель (малеиновый ангидрид) и растворители связующего (метилэтилкетон, тетрагидрофуран, ацетон) для улучшения адгезии микросфер к связующему. Например, одна из типичных рецептур композиции такова (в г) порошкообразная древесная смола — 10, фурфуриловый спирт — 10, малеиновый ангидрид — 5, ацетон — 50 мл, микросферы — 60. Композицию помещают в пресс-форму и выдерживают при 150 °С в течение 178 [c.178]

Согласно другому способу, карбонизованные синтактные материалы, содержащие 51% углерода, изготовляют на основе порошкообразных новолачных или эпоксидных олигомеров и фенольных микросфер [197]. После смешения сухого олигомера и наполнителя на вибромельнице смесь помещают в пресс-форму и нагревают при 150 °С в течение 3 ч при давлении 0,2 МПа. В процессе карбонизации материала (800—900 °С, инертная атмосфера) его линейная усадка достигает 18—22%, но кажущаяся плотность почти не изменяется, поскольку объемная усадка и потеря массы материала компенсируют друг друга [75]. [c.179]

Применение пеноматериалов на основе ненасыщенных полиэфиров [156, 157, 174, 178, 222] оправдано низкой стоимостью связующего по сравнению с эпоксидными олигомерами, хотя последние обладают более высокой прочностью, водостойкостью и низкой усадкой при отверждении как при комнатной, так и при повышенных температурах [223]. К достоинствам СП на полиэфирных связующих следует отнести и возможность получения их с низкой кажущейся плотностью. Так, механические характеристики отечественных материалов СПБ на основе полиэфирного связующего и фенольных микросфер марки БВ-01 изменяются в зависимости от кажущейся плотности следующим образом [154] [c.184]

Как уже говорилось, СП в общем случае представляют собой трехкомпонентные системы. Так, синтактный материал, в который введено 60% (об.) стеклянных микросфер со средней плотностью 300 кг/м , состоит из 40% (об.) полимерной фазы, 53% воздуха и 7% стекла [147]. Уменьшение содержания полимерной фазы на 60% не приводит к эквивалентному снижению прочности синтактного материала, как это наблюдается в случае монолитного полимера, — прочность снижается только на 55% благодаря упрочняющему влиянию микросфер [226]. Более того, чем ниже прочность и модуль исходного связующего, тем сильнее этот упрочняющий эффект. Так, в работе [226], в которой исследованы два типа связующих — эпоксидный олигомер и парафин, резко различающиеся по показателям прочностных и упругих свойств, показано, что введение одинакового количества стеклянных микросфер приводит в первом случае к снижению, а во втором — к увеличению абсолютных значений этих показателей по сравнению с монолитными материалами. Разумеется, удельная прочность этих синтактных материалов выше прочности монолитных пластиков на тех же связующих, но возрастание удельной прочности (в процентном отношении) гораздо значительнее при использовании парафина. Причина этого явления не выяснена, однако очевидно, что подобные упрочняющие эффекты разыгрываются в слоях связующего, близко примыкающих к оболочке наполнителя и связаны, скорее всего, с изменениями плотности и регулярности надмолекулярной структуры полимера. [c.186]

Вместе с тем замечено, что введение микросфер снижает температуру стеклования эпоксидного связующего (рис. 79), что, по-видимому, объясняется образованием более дефектной пространственной сетки матрицы из-за влияния наполнителя. В связи с этим равенство коэффициентов диффузии ненаполненного и наполненного эпоксидного связующего свидетельствует о том, что процесс диффузии не чувствителен к наблюдаемым изменениям структуры связующего, происходящим при введении наполнителя. Кроме того, известно, что сорбция воды в эпоксидные олигомеры определяется, в первую очередь, их полярностью и слабо зависит от плотности сетки [246]. [c.192]

Введение стеклянных микросфер в эпоксидное связующее снижает коэффициент проницаемости эпоксидного олигомера и растворимость в нем воды [249], причем это снижение оказалось большим, чем это следует из теории [250, 251 ]. С использованием значений коэффициентов проницаемости и растворимости воды были рассчитаны коэффициенты диффузии D ненаполненных связующих, которые оказались несколько выше, чем коэффициенты диффузии наполненных. Причиной снижения коэффициента диффузии является, по-видимому, возникновение упорядоченных слоев связующего толщиной до 4 мкм, окружающих каждую частицу наполнителя. Эти слои возникают из-за наличия остаточных усадочных напряжений, обусловленных различиями в значениях термических коэффициентов линейного расширения связующего и наполнителя. Эффективная энергия активации проникновения воды в данные материалы, рассчитанная в интервале температур О—100 °С, оказалась равной 54,5 кДж/моль [249]. [c.193]

Еще один подход к описанию морфологии СП был продемонстрирован Дементьевым и Таракановым [262, 263], которые для расчета прочностных свойств СП на основе эпоксидного олигомера и фенольных микросфер заимствовали свою же модель морфологии вспененных полимерных материалов [264], но с двумя ограни- [c.201]

Необходимо заметить, что данные по водоиоглощению синтактных пенопластов, приведенные во многих работах, почти не касаются вопросов о причинах и механизмах проникновения воды и других низкомолекулярных веществ в данные материалы [240]. Одна из первых попыток выяснения физико-химических закономерностей и механизма поглощения воды синтактными пенопластами была предпринята Филяновым, Шамовым и Таракановым [227 ] на примере системы эпоксидный олигомер — стеклянные микросферы. Известно, что процесс поглощения воды 190 [c.190]

Устойчивость синтактных пенопластов к тепловым воздействиям определяется, в первую очередь, типом связующего [187, 224]. Материалы на основе эпоксидных олигомеров обладают большей теплостойкостью по сравнению с материалами на основе отвержденных олигоэфирмалеинатстирольных связующих первые можно эксплуатировать при температурах до 200 °С, вторые — не выше 100 °С. Материалы на основе модифицированных эпоксидных олигомеров обладают сравнительно невысокой теплостойкостью. Значительно выше теплостойкость эпоксикаучуковых [52 ] и эпоксиноволачных связующих (теплостойкость по Мартенсу выше 170 °С) [131 ]. Материалы типа ЭМС сохраняют до 50% своей исходной прочности при сжатии при повышении температуры от 20 до 100 °С, а их прочность при изгибе уменьшается от 65—70 до 30—35 МПа [171 ]. Ускоренными испытаниями установлено, что пеноматериалы со стеклянными (ЭДС) и с полимерными (ЭДМ) микросферами отличаются высокой стойкостью к длительному тепловому старению — они выдерживают до 10 ООО ч при температурах 75—150 °С и длительное воздействие отрицательных температур [239]. [c.195]

Расширение областей применения СП и все возрастающие технико-экономические требования к данным материалам определяют интенсивные поиски новых типов жестких и эластичных микросфер на основе выпускаемых в промышленности реакционноспособных олигомеров и полимеров. При этом за основу технологии получения микросфер, как правило, берут принцип распыления низковязких растворов и расплавов [61, 93]. Таким способом изготавливают микросферы на основе полиуретанов [94— 97], полиимидов [98], ненасыщенных полиэфирных [7, 62, 631 и эпоксидных [6] олигомеров, карбамидоформальдегидных [27, 99, 100] и меламиноформальдегидных [101] олигомеров, полиэтилена и полипропилена [42, 102, 103], поливинилхлорида и сополимеров винилхлорида [42, 51, 104—109], поливинилиденхлорида [87, 107, 110—114], акрилонитрилвинилиденхлорида 115, 86, 87, 115], полиамида [86], полиметилметакрилата 86], полистирола [15, 73, 94, 95, 116—118]. [c.166]

Синтактные материалы изготовляются как на основе новолачных, так и резольных олигомеров холодного отверждения [33, 69, 121, 122, 143, 159, 178—181]. В последнем случае технология их изготовления ничем не отличается от технологии синтактных пенопластов на эпоксидных связующих. В качестве наполнителей используют стеклянные, фенольные, углеродные, полистирольные [116] и полиакрилонитрилвинилиденхлоридные [115] микросферы. [c.177]

Микросферы получают из эмульгированных растворов термопластов, насыщенных полиэфирных смол методом суспензионной полимеризации, а также из олиго-эфиракрилатов. Высокой прочностью, теплостойкостью и хорошей адгезией к полимерным связующим отличаются углеродные микросферы. Распылением низковязких растворов и расплавов получают микросферы на основе полиуретанов, полиамидов, ненасыщенных полиэфирных, эпоксидных и других олигомеров, а также полиэтиленов, полипропиленов, поливинилхлоридов, полп-стиролов и других материалов, органических и неорганических. [c.99]