Методы модификации технологических свойств термореактивных материалов. Особенности легирования реактопластов.

Лекция №10(пластмассы)

Реологические свойства и параметры отверждения реактопластов в совокупности определяют контрольные технологические характеристики литьевых материалов: вязкость при температурах пластикации, впрыска и отверждения; время пребывания в пластичном состоянии при температурах формования изделия. Термореактивный материал должен сохранять низкую вязкость и не отверждаться во время пребывания в пластикационном цилиндре, а также иметь высокую скорость отверждения в литьевой форме. Время пребывания материала в пластичном состоянии при температуре формования должно быть при этом больше времени впрыска.

К числу наиболее распространенных способов повышения скорости отверждения при температуре формования относятся использование быстроотверждающихся олигомеров и применение отверждающихся систем повышенной эффективности. Например, в качестве активных отвердителей для новолачных фенолформальдегидных олигомеров используют комплексы гексаметилентетрамина с фенолом и резорцином. Для получения быстроотверждающихся фенопластов используются ортоноволаки. Для получения композиций, пригодных для литья под давлением, рекомендуется применение резольных олигомеров специального типа. Например, материалы на основе продуктов конденсации фенола с полимером формальдегида, полученным путем концентрирования формалина и последующего совмещения с гексаметилентетрамином или фурфурамидом, имеем время пребывания в пластичном состоянии при – минуту.

Для снижения вязкости и увеличения времени пребывания в пластичном состоянии при температурах пластикации и впрыска следует вводить пластикаторы различного типа, а также малые количества легирующих веществ.

Низкомолекулярные пластификаторы, не вступающие в химическую реакцию с олигомером, повышая пластичность композиции на всех стадиях процесса, практически не изменяют длительности пластичного состояния. Если же между введенным пластификатором и олигомером имеет место химическое взаимодействие, то происходит не только снижение вязкости, но и изменение времени пребывания материала в пластичном состоянии. Однако использование низкомолекулярных пластификаторов нецелесообразно, так как при хранении и эксплуатации готовых изделий они мигрируют на их поверхность, что снижает качество изделий. Пластификатор должен хорошо совмещаться с олигомером, а также обладать хорошей текучестью ниже температуры формования и быть малолетучим при этой температуре.

Введение легирующих веществ (малых добавок) олигомерной природы в полимерные композиции приводит к снижению уровня остаточных напряжений и ускорению релаксационных процессов, сопровождающихся повышением прочности готовых изделий. Рассмотрим теоретические основы процесса легирования с позиций кинетической теории прочности:

,

где - усредненная скорость разрушения;

-долговечность;

;

- структурно-чувствительный коэффициент, равный

где - объем атома, равный для всех элементов ;

- коэффициент перенапряжения: ;

- величина локальных перенапряжений.

Т.о. коэффициент является показателем концентрации напряжений в нагруженном теле.

Для повышения надежности эксплуатации изделий из полимеров необходимо снизить значение . Полимеры, в отличие от металлов, обладают низкой скоростью процесса релаксации напряжений (рисунок).

Скорость релаксации напряжений для обычного полимера несоизмерима со временем изготовления изделия. Для получения долговечных изделий необходимо резко повысить скорость релаксации напряжений в промежутке времени формования изделия. Метод легирования (по аналогии с металлами) основан на использовании “мозаичности” (неоднородности) структуры различных типов полимеров на надмолекулярном уровне. В неупорядоченные области полимеров вводятся небольшие количества других олигомерных или полимерных веществ. Это приводит к тому, что процесс релаксации протекает по кривой 2.

Легирование снижает и вязкость полимеров. В случае наполненных или армированных композитов легирующие добавки препятствуют образованию опасных микронапряжений на границе раздела фаз, появлению трещин и исключают преждевременное разрушение изделий.

В случае термореактивных материалов процессы легирования и структурирования тесно взаимосвязаны, а легирующее вещество является одновременно и регулятором скорости отверждения. Легирующие добавки вводятся в межкаркасное пространство образующегося сшитого полимера, они способствуют более полному протеканию реакции структурирования и образованию трехмерной сетки повышенной плотности.

Введение легирующих веществ в реактопласты приводит к снижению вязкости и тем самым к улучшению перерабатываемости, снижению уровня остаточных напряжений, повышению адгезионного взаимодействия полимера и наполнителя, однако не меняет “стержневого” характера течения реактопластов.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: