Прислать материал
Анализ кинетических особенностей отверждения эпоксиангидридных связующих для стеклопластиков
Задачи:
Исследовать влияния олигомера и отвердителя на теплостойкость полимера;
Построить кинетическую модель и спрогнозировать изменения свойств связующего в процессе отверждения;
На основе кинетической модели выбрать режим отверждения.
Теплофизическими испытаниями проверить достоверность прогнозирования.
Свойства композиционных материалов на основе полимерных матриц зависят от множества факторов, среди которых полноценность отверждения матрицы является одним из наиболее значимых. Поэтому получение в процессе отверждения матрицы с заданными свойствами является актуальной задачей. В настоящее время существуют множество способов проанализировать поведения связующего в процессе его отверждения. Наиболее широко применяемыми процедурами определения кинетических параметров реакции является подбор модели и безмодельный анализ [1].
Кинетическая модель строилась в специализированном ПО Thermokinetics 3 (NETZSCH). Входные данные для моделирования были получены на приборе DSC 204 F1Phoenix (Netzsch, Германия). Анализ нарастания вязкости проводился на динамическом механическом анализаторе DMA Q800 фирмы TA Instruments (США) по ASTM D 4065.
Предварительный анализ кинетики отверждения систем показал, что энергии систем на основе промышленного катализатора 2MИ, несколько выше, чем на основе нового катализатора Ф15, который был синтезирован нами ранее [2]. При изучении времен жизни систем было обнаружено, что система на основе катализатора Ф15, проявляет большую активность при повышенных температурах, а при пониженных наоборот обладает высокими временами жизни. Данный факт положительно сказывается на технологичности применения данного катализатора. Исследования времен жизни позволило подобрать первую стадию отверждения таким образом, чтобы избежать внутренних напряжений. Была построена модель реакции отверждения связующего. Было смоделировано поведение связующего в процессе отверждения по выбранному режиму. Построенная модель позволила определить достаточное время отверждения на втором этапе. Анализ теплофизических характеристик отвержденного композита показал достоверность прогнозирования. Проводились механические испытания композитных образцов на сжатие. Композитные образцы отвержденные по выбранному режиму показали значение прочности на сжатие равное 160МПа., модуля упругости 35ГПа и температуры стеклования 124⁰С.
Выводы:
1. Исследования влияния олигомера и отвердителя на теплостойкость полимера позволили выбрать состав для связующего.
2. Построенная кинетическая модель позволила спрогнозировать изменения свойств, связующего в процессе отверждения.
3. Показано, что режимы отверждения, выбранные на основе кинетической модели, позволяют получить композиционный материал с заложенными свойствами.
4 Теплофизические испытания изготовленных образцов показали достоверность прогнозирования по построенной модели.
2. Amirova, L. R. Kinetics and mechanistic investigation of epoxy-anhydride compositions cured with quaternary phosphonium salts as accelerators / L. R. Amirova, A. R. Burilov, L. M. Amirova, I. Bauer, W. D. Habicher // Journal of Polymer Science Part A : Polymer Chemistry. – 2016. – V. 54. – P. 1088.