*



к оглавлению раздела



*

Эпоксидные упрочняющие агенты



Не секрет, что длительные циклические, термические и механические нагрузки способны вызвать образование микротрещин и, как следствие, раннее разрушение материала. Предлагаем три различные технологии, которые могут помочь предотвратить преждевременное разрушение композитов. Это достигается путем адсорбции энергии образования трещины двухфазными системами.

Основные причины разрушения композитов


Человеческий фактор


- Неправильный выбор материала и изначально слабые свойства материала - 45%
- Неправильная форма - 20%
- Неправильная обработка - 20%
- Неправильная эксплуатация - 15%

Физико-химические свойства


-Трещины от внешнего воздействия - 25%
- Разлом вследствие точечного дефекта - 14%
- Химическое воздействие - 7%
- Термическая деградация - 4%
- Динамическая усталость - 15%
- Деформация/расслабление - 8%
- УФ воздействие - 6%
- Другие факторы - 21%


Механические свойства




Эпоксидное связующее, отвержденное при комнатной температуре - на 20-30% прочнее полиэфирного. Для пост-отвержденных материалов разница еше больше. Лодки на полиэфирных связующих обычно не пост-отверждают, в отличие от эпоксидных. Полиэфирные лодки «пост-отверждаются» в ходе эксплуатации. Сконцентрируем внимание на микротрещинах. Максимальная прочность – не самый важный критерий. Обычно изделие весьма редко испытывает такие нагрузки. Микротрещины образуются и при более умеренных нагрузках. Потеря адгезии между волокнами и связующим вызывает продление трещины вглубь связующего. Нагрузка, которую композитное изделие может выдержать до возникновения трещины, будет зависеть от адгезии волокно-связующее и прочности связующего.



Повышение способности противостоять циклическим нагрузкам (стойкость к усталости) есть ГЛАВНОЕ преимущество эпоксидных систем по сравнению с другими системами. Именно поэтому, где это важно, предпочение всегда отдается эпоксидам.



В науке о материалах вязкость разрушения это свойство, которое описывает способность материала, имеющего трещину, сопротивляться разрушению. Это свойство является одним из самых важных для практически всех конструкционных применений. Вязкость разрушения определяется фактором интесивности нагрузки, при которой тонкая трещина начинает расти. Вязкость разрушения – это количественное выражение устойчивости к хрупкому разрушению. При большой вязкости разрушения материал скорее будет разрушаться по пластичному пути. А при низкой вязкости разрушения – по хрупкому пути.

Два слова о терминах.

Растяжимость - это свойство твердого материала деформироваться под воздействием растяжения, при этом материал может быть пластично деформирован без разрушения.

Ударная прочность это баланс прочности и растяжимости и является способностью материала поглощать механическую (кинетическую) энергию вплоть до разрушения. Это область под кривой «воздействие/растяжение».

Как улучшить растяжимость в реактопластах?

Изменить условия
-- Температуру (рабочая Т по отношению к Tg)
-- Скорость деформации (как быстро прикладывается нагрузка)
Изменить молекулярную «сеть»
-- Плотность сшивки полимера

Уменьшение плотности сшивки достигается:
При помощи пластификаторов
-- Фталаты
-- Пальмовое масло
-- Углеводородные смолы
Применяя специальные материалы
-- Гибкие эпоксидные смолы (например XZ 92466.00 / D.E.R.™ 3913 )
-- Изоцианат блочный предполимер
-- Уретановые смолы с акрилатной функциональной группой
Прибегая к помощи реактивных разбавителей
-- Моно-функциональные алифатические (например Polypox® R-24 / D.E.R. 721)
-- Моно-функциональные ароматические (например Polypox R-6 / D.E.R. 723)
-- Би-функциональные (например D.E.R. 732P)
-- Мульти (3/4) - функциональные (например Polypox R-20 / D.E.R. 742)

Аналогия
Хрупкое разрушение отличает особая поверхность излома – она обычно относительно гладкая. Трещина прогрессирует сквозь материал, происходит раскол.

Растяжимость стали зависит от легирующих добавок. Чем больше углерода, тем менее растяжимая (более твёрдая, хрупкая) будет сталь.



Как уменьшить тип воздействия?
(на примере хрома)
Упрочнение (повышение растяжимости) хрупкого хрома (твёрдость по Виккерсу 1060 МРа) можно осуществить за счёт включения меди (твёрдость по Виккерсу 369 МРа).

Распространяющаяся трещина должна сдеформировать частицу меди и зародиться вновь. Энергия растрескивания распределяется по крупице меди во все направления и что бы продолжить свой путь должна сконцентрироваться заново.



Теперь в полимерных материалах.

Упрочнение за счет системы двух фаз




Чем можно варьировать? Какие параметры можно изменять при упрочнении за счёт системы двух фаз?
Это следующие параметры:
- Свойства добавки
- Концентрация
- Прочность на сдвиг на поверхности раздела фаз
- Размер частиц
- Полидисперсность

FORTEGRA 201 ударопрочная эпоксидная смола




Аддукт законченного карбоксил бутадиен акрило-нитрил сополимера (CTBN) и жидкой эпоксидной смолы (LER)

Как происходит "процесс" разделения фаз? Эпоксидные группы обуславливают разделение фаз и образование доменов.

Возникает резонный вопрос: чем лучше FORTEGRA 201 по сравнению с чисто CTBN.
Химическая модификация в Fortegra приводит к разделению фаз. Образуються меньшие, более однородные домены. Наблюдается более равномерное усиление прочности.

FORTEGRA 100 модификатор прочности

Технология блок-сополимера заключается в введении в эпоксидную рецептуру пар "эпоксифильных" + "эпоксифобных" агентов. При этом самоорганизующийся процесс будет зависеть от:
- Рецептуры (тип отвердителя, количество наполнителя и т.п.)
- Условия отверждения (температура, время и т.д.)

FORTEGRA 301 ударопрочная эпоксидная смола

Технология заключается в введении в эпоксидную рецептуру агентов в виде каучуковых ядер с оболочками. То есть ядра с оболочками уже сформированы в виде диспергированных частиц до введения в рецептуру.








Если рассмотреть упрочняющие агенты с точки зрения простоты применения, то наиболее простой в обращении FORTEGRA 301. За ним следует FORTEGRA 201 и наиболее сложный вариант это FORTEGRA 100.

Перечень марок FORTEGRA

Серия FORTEGRA 100

- FORTEGRA 100 ( 100% BCP)
- FORTEGRA 102 ( 50% BCP в LER) или FORTEGRA 383-50
- FORTEGRA 104 ( 12% BCP в SER) или FORTEGRA 664-12

Серия FORTEGRA 200

- FORTEGRA 201 ( 40% CTBN (в аддукте )) или N/A (аддукт CTBN - LER)

Серия FORTEGRA 300

- FORTEGRA 301 ( 15% CSR в LER) или N/A (ядро каучука в оболочке CSR)

Нормы расхода упрочнителя FORTEGRA в рецептуре эпоксидных композиций

- FORTEGRA 100 ---> 5% весовых частей в рецептуре;
- FORTEGRA 201 ---> 12,5% - 25% весовых частей в рецептуре;
- FORTEGRA 301 ---> 33% - 66% весовых частей в рецептуре.

Области применения FORTEGRA

- Композиты;
- Порошковая окраска, покрытия;
- Заливка;
- Наливные полы.

*

Dow Europe GmbH
Toine Dinnissen
tdinnissen@dow.com


*




к оглавлению раздела