Стеклопластики аппреты

Замасливатели, в состав которых входят адгезионно-гидрофобные вещества, способствующие созданию прочной связи на границе раздела стеклянное волокно — связующее, называются прямыми. Для гидрофобно-адгезионной модификации поверхности стеклянных тканей иногда производят их термохимическую обработку, состоящую в удалении текстильного замасливателя я последующей пропитке волокон водными растворами кремнийорганических соединений — аппретов. Следует отметить, что при термохимической обработке прочность тканей существенно снижается, поэтому для стеклопластиков следует по возможности использовать армирующие материалы, выработанные с применением прямых замасливателей. [c.458]

При соединении двух различных субстратов адгезив должен быть дифильным, т. е. иметь сродство к обоим субстратам. Поэтому дифильные адгезивы должны содержать различные по полярности и реакционной способности группы. Например, повышение влагостойкости двуслойного материала на основе целлофана и полиэтилена достигается с помощью меламиноформальдегидной смолы, способной к взаимодействию как с гидроксильными группами целлюлозы, так и с кислородсодержащими группами окисленной поверхности полиэтилена [110]. Для создания прочного резинотканевого каркаса шины также применяются дифильные адгезивы (пропиточные составы) они имеют высокую адгезию и к полярным полимерам волокон и к слабополярным эластомерам, входящим в состав резиновой смеси. Необходимость соединять два материала с резко различными свойствами возникает при производстве стеклопластиков. И в этом случае применяют дифильные соединения, являющиеся, по существу, адгезивами аппретуры. Наиболее высокие показатели прочностных свойств имеют стеклопластики, в которых в качестве аппретов применяют соединения, способные химически взаимодействовать как с поверхностью стекла, так и с функциональными группами полимерных связующих. Ориентированный монослой стеариновой кислоты, повышающий адгезию неполярного полимера (полиэтилена) к металлу, — также своеобразный дифильный адгезив. При креплении резин к металлам применяют клеи, обладающие высокой адгезией к обоим [c.365]

Ниже приведена зависимость предела прочности при изгибе (в кгс/см ) полиэфирных стеклопластиков от типа аппрета [31 ] - [c.331]

Аппретирование улучшает смачивание наполнителя связующим в результате гидрофобизации волокна. Это не только повышает гидролитическую устойчивость адгезионной связи, но и увеличивает адгезию [476], Вместе с тем можно считать, что увеличение прочности полиэфирных стеклопластиков после обработки аппретами связано также с улучшением условий смачивания [477]. Таким образом, роль аппретирующего вещества сводится не только "к образованию химической связи связующего с наполнителем, но и к улучшению физического взаимодействия компонентов, также существенно влияющего на адгезию [479]. В этом важную роль могут играть водородные связи между поверхностью частиц наполнителя и функциональными группами полимера. Образованием водородных связей можно объяснить, например, то, что работа отслаивания полимера от поверхности стекла во много раз превышает величину, рассчитанную из данных о поверхностной энергии компонентов [485]. [c.256]

Многие авторы считают, что основной вклад в значение внутренних напряжений в армированных материалах, в том числе и в стеклопластиках, вносят термические напряжения [174, 180, 190]. На рис. IV.28 приведена зависимость осевых растягивающих напряжений в эпоксидном связующем от температуры отверждения [76]. Эти результаты получены на модели, представляющей собой стеклянную трубку, заполненную связующим (имитировалась система, изображенная на рис. IV.25, б). Авторы работы [191] использовали в качестве армирующего элемента проволочный тензодатчик и нашли, что термические напряжения превосходят усадочные в 1,5—3,5 раза в случае полиэфирмалеинат-ной смолы и в 10—16 раз в случае эпоксидной. Собственные напряжения в стеклопластиках в отличие от термических изучены значительно меньше, хотя роль этих напряжений также несомненна. Показано [185, 191], что на значение внутренних напряжений в стеклопластиках оказывают влияния аппреты, применяемые для обработки наполнителя. В целом можно отметить, что те факторы, которые влияют на величину собственных внутренних [c.183]

Некоторые исследователи придерживаются мнения, что влияние аппретов заключается в изменении условий смачивания аппретированного стеклянного волокна связующим [37—42]. Эти исследователи полагают, что силы, действующие между компонентами системы, имеют чисто физическую природу и сводятся к адсорбционному взаимодействию. Подобные взгляды в некоторой степени обоснованы. Нанример, обнаружено [43], что в эпоксидных стеклопластиках при использовании кремнийорганических аппретов имеется большое число воздушных включений. Это объясняется тем, что критическое поверхностное натяжение аппретирующего слоя составляет 23 дин/см, в то время как [c.332]

Несмотря на то, что смачивание играет важную роль нри формировании различных адгезионных систем, в том числе стеклопластиков, основное значение в итоге приобретает способность к взаимодействию функциональных групп адгезива и субстрата. Взаимодействие связующего с аппретом и образование между ними химических связей обусловливают получение стеклопластиков, устойчивых к действию различных факторов и обладающих высокими физико-механическими показателями. Замена в аппретах функциональных групп, способных к взаимодействию со связующим, на инертные, например этильные, сопровождается понижением механической прочности стеклопластика [44]. Таким образом, эффективность применения гидрофобно-адгезионных веществ в производстве стеклопластиков является неоспоримой [ , 17]. Однако этот метод усиления адгезионного взаимодействия связующего со стеклянным волокном весьма трудоемок и имеет ряд недостатков. Поэтому большой интерес вызвал другой способ повышения физико-механических показателей стеклопластиков, заключающийся во введении в состав связующего небольших количеств активных добавок [14, 28, 45—48, 51]. [c.333]

Большое значение приобретают работы по изучению границы раздела стеклянное волокно — связующее и визуализации явлений на межфазной поверхности [55—58]. Перспективно для этих исследований применение электронного микроскопа, особенно сканирующего [58]. Несомненный интерес имеют работы, связанные с изучением внутренних напряжений в стеклопластиках (см. гл. IV), влиянием аппретов па релаксацию напряжений [88 89, с. 18]. Однако следует признать, что наиболее важными факторами, определяющими надежность, долговечность и прочностные свойства стеклопластиков, являются адгезионная прочность на поверхности раздела стекло — связующее и способность компонентов композиции к химическому взаимодействию. У подавляющего большинства исследователей это не вызывает сомнений [11, 14, 15, 17, 59, 60, 70, 93, 94]. Но даже теперь, когда созданы веще- [c.334]

Корреляция между межслоевой прочностью при сдвиге композиционных материалов на основе углеродных волокон и модулем упругости волокон (рис. 2.59) [ПО] отражает важнейший недостаток углеродных волокон. В общем случае сдвиговая прочность композиционных материалов снижается с повышением модуля упругости углеродных волокон (степени их графитизации). Это частично обусловлено тем, что поверхность низкомодульных высокопрочных (тип 2) углеродных волокон — открытая и высокопористая, тогда как поверхность высокомодульных (тип 1) волокон — более гладкая. Пористость волокон вызывается выделением летучих продуктов пиролиза, количество которых уменьшается в процессе графитизации с одновременным повышением регулярности кристаллов в результате протекания диффузионных процессов. Другим важным фактором, определяющим сдвиговую прочность этих материалов, является способность полимерного связующего смачивать поверхность углеродных волокон. Низкомодульные углеродные волокна имеют более высокую поверхностную энергию из-за наличия большого количества химически активных групп. Количество этих групп уменьшается при повышении температуры карбонизации, и они практически исчезают при графитизации. Для решения проблемы низкой сдвиговой прочности композиционных материалов на основе углеродных волокон было проведено большое число исследований по повышению адгезионной прочности сцепления волокон с матрицей без снижения прочности волокон. При этом использовали два основных способа — повышение шероховатости поверхности волокон для обеспечения их лучшего механического сцепления с матрицей и создание химических связей между волокнами и матрицей (аналогично применению аппретов в стеклопластиках). Оба эти способа заключались в окислении поверхности углеродных волокон [c.122]

Стеклопластик состоит из 12 слоев стеклоткань 181, аппрет—. -1100, содержание связующего 33%, плотность стеклопластика 1,8 г см . [c.148]

Ряд свойств стеклопластика, в частности его влагостойкость, в определенной степени зависит от условий получения, сроков хранения или предыстории аппретов. [c.217]

Известно о положительном влиянии кремнийорганических аппретов, способных химически взаимодействовать с полиэфирной смолой ПН-1, на свойства стеклопластиков [175]. [c.43]

Существенный интерес представляет изменение структуры поли- мера под влиянием поверхности наполнителя в процессе отверждения [ПО]. Поверхность наполнителя, в частности поверхность стеклянного волокна, модифицированного различными аппретами, влияет как на скорость, так и на глубину отверждения, что, в свою очередь, влияет на упругие свойства и напряженное состояние связующего вокруг волокна. Это приводит к изменению механических свойств стеклопластика. Скорость отверждения чистой кремнийор-ганической смолы, например, значительно выше, чем скорость ее отверждения в присутствии отожженного волокна. Вблизи волокна связующее отверждается гораздо медленнее, причем радиус ингибирующего влияния волокна достаточно велик. Низкая прочность стеклопластика в этих случаях является следствием низкой степени отверждения связующего вокруг волокна и напряжений, возникающих в результате различия в скоростях отверждения по объему связующего. Ингибирующее влияние волокон на отверждение [c.57]

Межслоевая прочность при сдвиге всех типов композиционных материалов в решающей степени определяется факторами, влияющими на прочность сцепления волокон с матрицей. Так, в стеклопластиках, обработка волокон аппретами повышает межслоевую прочность, а выдержка во влажной среде резко уменьшает ее. [c.122]

Проходит даже выше кривой, соответствующей простому правилу смеси, что указывает на плохую адгезию. Этоксисилан обычно используется в качестве аппрета при изготовлении полиэфирных стеклопластиков, поэтому полученные при 303 К данные являются несколько неожиданными. Однако при более высоких температурах, например при 323 К, зависимости становятся обратными кривая для композиционных материалов со сферами, обработанными этоксисиланом, проходит ниже кривой, рассчитанной по простому правилу смеси, указывая на прочное адгезионное взаимодействие, в то время как, кривые, соответствующие композиционным материалам на основе отожженных и травленных сфер, проходят выше кривой, рассчитанной по простому правилу смеси. Хотя причина такого поведения еще не выяснена, полученные данные ясно показывают большое влияние процессов, протекающих на границе раздела наполнитель — матрица на тепловое расширение полимерных композиционных материалов. [c.278]

В процессе изучения влияния пограничной поверхности стекла на смачивание, прочность сцепления смолы и стекла в слоистых пластиках на основе эпоксидных и полиэфирных смол установлено, что состав стекла и особенно состояние его поверхности играют определяющую роль [54, 55]. Предварительная обработка поверхности стекловолокна специальными химическими составами (аппретами) улучшает свойства стеклопластиков, особенно при эксплуатации во влажной среде. [c.119]

Все образцы стеклопластиков, армированных необработанным волокном, после 180 суток хранения в агрессивной среде увеличили вес на 1,1—2,5%. За это же время вес образцов, армированных волокном, обработанным аппретом ГВС-9, увеличился лишь на 0,4—0,5%, а образцов, хранившихся в аммиачной селитре и бордосской смеси, даже несколько уменьшился. Снижение способности поглощать жидкости обусловлено повышением плотности образцов, связанных с увеличением адгезии связующего к поверхности стекловолокна. [c.227]

Удаление замасливателя и нанесение на поверхность стеклян-1ЫХ волокон аппретов — одна из важнейших операций в подго-овке стекловолокнистых материалов для изготовления ответственных конструкционных изделий из стеклопластиков. Эта опера-ия осуществляется в том случае, когда прямые замасливатели е дают желаемых результатов. [c.263]

С 1954 г. стали использовать отверждаемые при повышенной температуре-эпоксидные смолы. Аппреты для стеклянного волокна, совместимые с эпоксидными смолами, известны уже много лет. Для эпоксидных смол характерна низкая усадка при отверждении. Поэтому изготовление непористых химически стойких труб из эпоксидных стеклопластиков методом намотки было организовано значительно раньше, чем из полиэфирных. [c.235]

Обработка стеклянных волокон силановыми аппретами приводит, как известно, к увеличению стабильности свойств стеклопластиков. Это связано со значительным уменьшением повреждения поверхности волокна после воздействия воды на пластигс [47]. Слой аппрета уменьшает выщелачивание стекла при воздействии воды и, таким образом, замедляет рост микрополостен [14]. Как и в исходном состоянии, разрушение при сколе происходит по слою аппрета. Описанные выше полости развиваются и на аппретированных волокнах, но их число значительно меньще и они растут с меньшей скоростью. Частицы аппретов в этом случае становятся менее рельефными, однако они сохраняются даже в микрополостях. Это указывает на то, что полости, заполненные раствором электролита, распространяются по границе между слоем аппрета и связующим. Поверхность стекловолокна в пластике повреждается мало, что согласуется с сохранением прочности после действия воды. Проникновение воды в стеклопластики по границе аппрет — связующее подтверждает приведенные выше данные о том, что эта граница является наиболее слабым местом в пластиках. Это объясняется, очевидно, сравнительно невысокой когезионной прочностью кремнийорганических аппретов, по которым и происходит разрушение стеклопластика. Поэтому одним из путей повыщения свойств таких материалов и их стабильности во влажных средах является разработка новых аппретирующих составов с более высокой когезионной прочностью и адгезией к связующим. [c.224]

В то же время аппреты, содержащие аминогруппу, способствующие повышению показателей физико-механических свойств стеклопластиков на основе фенольных и эпоксидных смол, оказались малоэффективными в случае полиэфирных смол. Такая избирательность действия аппретов еще раз подтверждает решающее влияние химических процессов, происходящих между компонентами системы стеклянное волокно — аппрет — связующее. Действие аппретов на основе кремнийорганических соединений также оказывается избирательным и зависит от характера групп, связанных с атомом кремния. Избирательность действия аппретов создает известные технологические трудности, что обусловило применение универсальных аппретов. Препараты этого типа содержат группы с двойными связями, а также фенильные ядра или аминогруппы. Поэтому они могут взаимодействовать как с полиэфирными связующими, так и с фенольными и эпоксидными смолами. Примером такого универсального аппрета является продукт взаимодействия аллилтрихлорсилана с резорцином [32— 35] и продукт взаимодействия аллилового эфира 2,4,6-триметил-олфенола с винилтрихлорсиланом [36]. Имеются и другие виды универсальных аппретов [И, с. 240]. [c.332]

Для повышения адгезии к полимерным связующим и, следовательно, прочности стеклопластиков С. в. (особенно высокопрочные и высокомодульные) обрабатывают специальными аппретами. Весьма перспективны т. наз. гибридные схемы армирования (сочетания стеклянных, борных, органич. и углеродных волокон), а также совместное применение стекло-, боро-, органо- и углеро-допластов в конструкциях. [c.256]

Стеклянное волокно, используемое для изготовления слоистых пластиков, получают из специального боросиликатного стекла с малым содержанием окислов щелочных металлов (менее 1% N850+KjO). Элементарные волокна имеют диаметр 5—10 мк. Стеклонаполнитель используют в виде тканей разной толщины с различным переплетением, матов, лент и рубленого волокна. Волокно для стеклопластиков обрабатывают специальной аппрету рой, повышающей адгезию волокна к стеклу. [c.203]

Создана технология производства некоторых кремнийорганических аппретов для водостойких стеклопластиков разработаны новые типы кремнийорганических полимеров силфениленовые с кремний-углеродной цепью (могут длительно эксплуатироваться при температурах до 400° С), а также с гидроксильными, эпоксидными, амино- [c.10]

Прочность адгезионной связи между волокнами и матрицей оказывает решающее влияние на прочность композиций с короткими волокнами. Необходимо добиваться максимальной сдвиговой прочности по границе раздела волокно — полимер. В промышленности стеклопластиков успешно применяются аппреты, способствующие повышению адгезионной прочности стеклянных волокон к полиэфирным и эпоксидным смолам. Физико-химические процессы, протекающие при аппретировании стеклянных волокон, изучены достаточно хорошо [63]. В качестве аппретов обычно используют кремнийорганические соединения, в которых органический радикал совместим с полимерной матрицей. При гидролизе одной или нескольких связей =Si—ОК в молекуле аппрете образуются силанольные группы =51—ОН, способные реагировать с аналогичными группами гидрофильной поверхности стеклянных волокон. Теоретически между стеклом и полимерной матрицей образуются ковалентные связи. Важнейшей особенностью-стеклопластиков с обработанными аппретами стеклянными волокнами является значительно меньшая потеря ими прочности и жесткости при выдержке во влажной среде. Аппреты повышают прочность при изгибе и сдвиге однонаправленных стеклопластиков, однако они оказывают значительно меньший эффект на прочность при растяжении. В полимерных композициях с короткими волокнами использование аппретов целесообразно, если они обеспечивают заметное улучшение их свойств. В полиэфирных и эпоксидных стеклопластиках адгезионная прочность между стеклянным волокном и связующим достаточно высока и без использования аппретов вследствие хорошего смачивания волокон жидкими смолами, однако в термопластах, наполненных волокнами любых типов, значительно труднее добиться хорошего смачиванид волокон полимерами и высокой адгезионной прочности между ними. Большое число исследований проведено по нахождению условий аппретирования стеклянных волокон, вводимых в термопла- [c.97]

Энергия разрушения однонаправленных волокнистых композиционных материалов очень сильно зависит от наличия пустот и воздействий внешней среды. Бимон и Харрис [109] показали, что 5% пустот снижает ударную вязкость по Шарпи материалов на основе высокомодульных углеродных волокон на 30% при росте трещины в направлении, перпендикулярном ориентации волокон, и на 50%—в параллельном направлении. Воздействие на эти материалы паров воды уменьшает энергию разрущения таких материалов на 14% в случае необработанных и на 44%—в случае поверхностно обработанных промышленным способом волокон. Как уже говорилось, обработка стеклянных волокон кремнийорганическими аппретами значительно снижает энергию разрушения ориентированных стеклопластиков, однако она повышает их стойкость к действию воды [131]. Граница раздела при этом становится недоступной для воды, и их прочность при изгибе и энергия разрушения снижаются значительно меньше. [c.130]

Основным способом повышения устойчивости стеклопластиков в воде и водных растворах различных веществ является обработка стекловолокнистой арматуры специальными составами — аппретами [48]. Они способствуют повышению адгезии полимерного связующего к стекловолокну и защищают его поверхность от разрушающего воздействия влаги. Одним из лучших отечественных аппретов является продукт ГВС-9, который был синтезирован в НИИПМ по рекомендации ВНИИСВ. [c.225]

Обработка стекловолокна аппретом ГВС-9 значительно повышает стойкость стеклопластиков в среде минеральных удобрений и ядохимикатов. При обработке стекловолокна аппретом ГВС-9 потеря прочности при хранении образцов в среде суперфосфа- [c.226]

В случае получения слоистых пластиков на основе графитового и борного волокон рекомендуется сначала проводить предварительную, а затем окончательную пропитку волокна, после чего осуществлять термообработку [391]. Для поверхностной обработки стеклянной ткани в качестве аппретов используют аминоси-ланы и комплексные соединения хрома [205]. Улучшение адгезии достигается также путем использования полиимидов, модифицированных эпоксидированным полифениленоксидом [409]. Верхняя температура длительной эксплуатации стеклопластиков на полиимидном связующем составляет 250 °С кратковременно они выдерживают нагрузки до 400 °С. В специальных конструкциях стабильность обеспечивается в течение 2000 ч при 300 °С [76]. При использовании полибисмалеимидного связующего верхняя температура эксплуатации составляет 230 °С. [c.734]

Смола фурилсиликатная ФС-1 (ТУ 6-05-211-763—71). Представляет собой продукт переэтерификации этилового эфира ортокремневой кислоты фурфурило-вым спиртом. Применяется в качестве аппрета для повышения адгезии фурановых связующих при получении стеклопластиков. [c.333]

Существенный интерес представляет изменение структуры полимера под влиянием поверхности наполнителя в процессе отверждения [373-375]. Поверхность наполнителя, в частности стеклянного волокна, модифицированного различными аппретами, влияет как на скорость, так и на глубину отверждения, что, в свою очередь, определяет упругие свойстваи напряженное состояние связующего вокруг волокна. Это приводит к изменению механических свойств стеклопластика. [c.143]

Со времени становления промышленности стеклопластиков проводится непрерывная работа по совершенствованию замасливателей и аппретов, наносимых на поверхность волокон из низкокачественного стекла. Отсутствие полп-эфирных смол необходимого качества сдерживало развитие производства труб из полиэфирных стеклопластиков методом намотки. Полиэфирные смолы не обладали достаточными химической стойкостью и теплостойкостью и имели большую объелшую усадку при отверждении. Появление и выпуск в промышленных масштабах бисфенольных и хлорированных, а также насыщенных полиэфирных смол позволили резко повысить качество стеклопластиков, изготавливаемых на их основе. В последние годы начал ширко применяться аппрет, разработанный фирмой РРО . Стеклянные волокна, обработанные этим аппретом,, вполне удовлетворительно пропитываются полиэфирными смолами и соединяются с ними в процессе отверждения. [c.235]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология