На правах рукописи
ПЛАКУНОВА ЕЛЕНА ВЕНИАМИНОВНА
МОДИФИЦИРОВАННЫЕ ЭПОКСИДНЫЕ КОМПОЗИЦИИ ПОНИЖЕННОЙГОРЮЧЕСТИ
Технология и переработка полимеров и композитов
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени кандидататехнических наук
Саратов — 2005
ОБЩАЯ ХАРАТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальностьпроблемы. Автомобильная, электротехническая и другие области промышленностипредъявляют высокие требования к полимерным композиционным материалам.
Эпоксидныекомпозиции, применяемые в качестве пропиточных и заливочных компаундов должныобладать невысокой вязкостью, эластичностью, а также заданным уровнемфизико-механических, теплофизических и электрических свойств. Поэтому особуюзначимость и актуальность представляет выбор модификаторов полифункциональногодействия, а также наполнителей для направленного регулирования свойствэпоксидных материалов в том числе пониженной горючести.
Цельюработы: разработка составов, технологии и свойств эпоксидных композицийпониженной горючести, в том числе с использованием техногенных отходовразличных производств.
Длядостижения поставленной цели решались следующие задачи:
· анализсвойств применяемых компонентов;
· изучениевзаимодействия компонентов в составе композиции;
· исследованиевлияния компонентов на кинетику отверждения эпоксидного олигомера;
· определениевлияния исследуемых компонентов на реологические свойства эпоксидногоолигомера;
· изучениефизико-механических свойств разработанных составов.
Научнаяновизна работы состоит в следующем:
· установленоналичие химического взаимодействия компонентов композиции, подтвержденноеметодами инфракрасной спектроскопии и термогравиметрического анализа;
· установленавзаимосвязь свойств применяемых замедлителей горения с процессамиструктурообразования эпоксидных полимеров;
· доказановлияние замедлителей горения на процессы пиролиза и горение эпоксидногоолигомера и определен механизм огнезащиты;
· изученовлияние наполнителей на формирование структуры эпоксидного олигомера;
· определеновлияние замедлителей горения и наполнителей на комплекс эксплуатационныхсвойств эпоксидных компаундов.
Практическаязначимость работы заключается в разработке составов эпоксидных композицийпониженной горючести, с требуемыми диэлектрическими и физико-механическимисвойствами.
Назащиту выносятся следующие основные положения:
· комплексныеисследования по оценке свойств замедлителей горения, взаимосвязь химическогосостава применяемых замедлителей горения с формированием структуры эпоксидногоолигомера, процессами при пиролизе и горении и комплексом свойств эпоксидных композитов;
· особенности формирования структуры и свойств внаполненных эпоксидных материалах.
Достоверностьи обоснованность результатов исследования подтверждается комплексом независимыхи взаимодополняющих методов исследования: термогравиметрического анализа (ТГА),инфракрасной спектроскопии (ИКС), дифференциально-интегрально-сканирующей калориметрии(ДИСК) и стандартных методов испытаний технологических, физико-механических,теплофизических и электрических свойств.
Апробациярезультатов работы. Результаты работы доложены на 4 Международных иВсероссийских конференциях: IIIМеждународной конференции «Композит-2004» (Саратов, 2004), 2-ой Всероссийскойнаучно-практической конференции «Экологические проблемы промышленных городов»(Саратов, 2004), 3-ей Всероссийской научно-практической конференции«Экологические проблемы промышленных городов» (Саратов, 2005), 2-ойВсероссийской конференции молодых научных «Актуальные проблемыэлектрохимических технологий» (Саратов, 2005)
Публикации.По теме диссертации опубликовано 6 печатных работ, в том числе 2 статьи вцентральных изданиях.
Структураи объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводови списка использованной литературы.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Введениесодержит обоснование актуальности темы, цели и задачи исследований, научнуюновизну и практическую значимость работы.
Глава 1. Литературный обзор
Проведенанализ литературы по современному состоянию проблемы создания эпоксидныхполимеров пониженной горючести. Анализом и обобщением литературных данныхустановлено, что большинство используемых модификаторов не обеспечиваетзаданного комплекса свойств, предъявляемых к пропиточным и заливочнымкомпаундам, применяемым во многих отраслях промышленности.
Глава 2. Объекты, методики и методы исследования
Вработе использовали: эпоксидно-диановый олигомер марки ЭД-20 (ГОСТ 10587-84),отвержденный полиэтиленполиамином (ПЭПА) (ТУ6-02-594-85). В качествемодификаторов применялись: фосфорсодержащий диметилакрилат – ФОМ-2 (ТУ6-02-3-338-88), фосполиол – ФП (ТУ 2226-115-00210045-2000), фостетрол – ФТ (ТУ6-02—1022-80), фосдиол – ФД (ТУ 6-02-1329-86). В качестве наполнителейиспользовались: кубовый остаток – отход производства поликапроамида,гальваношлам – отход гальванических ванн производства свечей зажигания и тальк.
Глава 3. Эпоксидные компаунды пониженной горючести,модифицированные фосфорсодержащими замедлителями горения
Вкачестве замедлителей горения (ЗГ) для коксующихся полимеров, к которымотносятся эпоксидные связующие, эффективнее использовать фосфорсодержащие ЗГ. Всвязи с этим, в исследованиях применялись фосфорсодержащие соединения: фосдиолА (ФД), фостетрол I (ФТ), фосполиолII (ФП) и фосфорсодержащий диметилакрилат(ФОМ).
В связи с тем, что данные соединения выпускаются на опытном заводепо ТУ, и для оценки их дальнейшего взаимодействия с эпоксидным олигомером проведеноисследование их химического состава методом ИКС.
В спектрах ФП, ФТ, и ФД отмечено наличие полос поглощения ОН,СН3 групп, групп ≡Р=О, –Р-О-С, что полностью подтверждаетхимический состав.
ИК-спектрфосфорсодержащего диметилакрилата (ФОМ) показал наличие также полос поглощениягрупп: карбоксильной, С=О (1720 см-1), двойной связи –С=С- (1636 см-1).Кроме того, обнаружен пик поглощения (3484см-1) групп ОН,отсутствующих у ФОМа, что связано с содержанием в ФОМе гидрохинона, являющегосяингибитором полимеризации ФОМа, рис 2.
Дляпрактического использования эпоксидных композиций большое значение имеют ихреологические свойства, в частности, вязкость, которая определяет рядтехнологических параметров: текучесть состава, возможность образованияравномерного слоя при формировании покрытий и пропитки, например, витковкатушек и т.д.
ДиановыеЭС характеризуются невысокой начальной вязкостью, составляющей 28 Па×с.
Экспериментально(вискозиметрически) и расчетами доказано, что применение модификаторов снижаетвязкость исходного олигомера с 28 до 6-19 Па·с за счет увеличения молекулярнойподвижности системы, табл.1.
Таблица1
Влияниесостава композиции на вязкость и степень превращения эпоксидных композиций,отвержденных ПЭПА 15 (масс.ч.)Состав материала, масс. ч., на 100 масс. ч. ЭД-20
Вязкость,
h, Па×с Степень превращения, Х, %
Т=250С,
t=24 ч.
Т=900С,
t=1 ч.
Т=900С,
t=3 ч. ЭД-20 28* 88 94 99 Фосполиол 9* - - - ЭД-20+40ФП 16,5 81 86 90 Фостетрол 3,9* - - - ЭД-20+40ФТ 10,5/6,5* - 87 92 Фосдиол 0,8* - - - ЭД-20+40ФД 5,9/2,8* 85 87 92 ФОМ 6,3* - - - ЭД-20+20ФОМ 19,5/12* 99,5 99,7 - ЭД-20+20ФД+20ФОМ 9,4 87 95,9 -
Примечание:* — определены вискозиметрически
Введениев эпоксидный олигомер ФОМа повышает температуру отверждения до 1400С,а время гелеобразования сокращается до 16 мин. Аналогичное влияние ФОМапроявляется в эпоксидной композиции, модифицированной ФД, что связано собразованием химических связей между функциональными группами ФОМа иэпоксидного олигомера.
Исследованиестепени отверждения показало, что максимально возможная степень отверждениядостигается при наличии ФОМа при «холодном» отверждении, в присутствии другихсоединений – только при термообработке, табл.1.
Вэпоксидных композициях, содержащих ФД и ФТ отмечены пики валентных колебанийгрупп ОН, Р=О, Р-О-С-, имеющихся у ЗГ, а также обнаружено образование полосы поглощенияпри 1183 см-1, соответствующей валентным колебаниям группы –СО-простой эфирной связи –СН2-О-СН2, отсутствующей у ЗГ иЭД-20, рис.3. Образование этих групп, подтверждает химическое взаимодействиемежду эпоксидным олигомером и данными ЗГ. Наличие химического взаимодействия ФДи ФТ с эпоксидным олигомером подтверждается также высокими значениями энергииактивации деструкции, табл.3.
Вэпоксидной композиции, содержащей ФОМ, обнаружено отсутствие пика валентныхколебаний –С=С- (1636 см-1), принадлежащего ФОМу. Появление новыхпиков (1150-1070 см-1) группы С-О-С алифатического эфирасвидетельствует о том, что ФОМ взаимодействует с эпоксидным олигомером погидроксильным группам с раскрытием двойной связи.
МетодомДИСК определено наличие высокого значения интегрального теплового эффекта вкомпозиции ФД+ПЭПА. Поэтому, вероятнее всего, в композиции ФД взаимодействуетне только с эпоксидным олигомером, но и с ПЭПА, а ФОМ – только с эпоксиднымолигомером, табл.2.Таблица 2
Интегральныйтепловой эффект образования эпоксидных композицийСостав композиции, масс.ч., на 100 масс.ч. ЭД-20 Площадь теплового эффекта, S, град×с/г
Интегральный тепловой эффект, Qр, Дж/г
Объемное электрическое сопротивление, rv, Ом
Поверхностное электрическое сопротивление, rs, Ом×м ЭД-20+15ПЭПА 33456,0 906,7
2,16·1012
8,16·1011 ФД+ПЭПА 23609,0 639,8 - - ФОМ+ПЭПА 6952,6 188,4 - - ЭД-20+40ФД+15ПЭПА 5826,9 157,9
1,57·1011
1,48·1011 ЭД-20+20ФОМ+15ПЭПА 17261 368,5
1,49·109
1,5·1012 ЭД-20+20ФД+20ФОМ+15ПЭПА 22711,0 615,5
1,2·1012
9,6·1013
ВлияниеЗГ на процессы пиролиза и горения эпоксидного полимера определяли методом ТГА.Применяемые ЗГ ФП, ФТ и ФД относятся к достаточно термостойким соединениям иразлагаются в температурном интервале, близком к температуре разложенияэпоксидной смолы. Это может обеспечивать эффективное влияние данных ЗГ напроцессы горения эпоксидной смолы, табл.3.
Влияниеисследуемых ЗГ на поведение эпоксидной смолы при пиролизе проявляется вследующем:
· повышаетсятермоустойчивость материала, что подтверждается возрастанием температуры началадеструкции;
· увеличиваетсявыход карбонизованного остатка по окончании основной стадии деструкции, соответственно,снижается количество летучих продуктов, табл.;
· значительноувеличивается энергия активации процесса деструкции;
· снижаютсяскорости потерь массы.
Таблица3
ДанныеТГА и горючести эпоксидных компаундов
Состав композиции, масс.ч., на
100 масс.ч. ЭД-20
Тнач., оС КО, % Dm, %
Еа, кДж/моль ЭД-20+15ПЭПА 200
53(390оС) 78 95 Фосполиол 230
34(350оС) - 148 ЭД-20+40ФП+15ПЭПА 215
58(360оС) 0,9 69 Фостетрол 260
35(350оС) - 81 ЭД-20+40ФТ+15ПЭПА 220
57(355оС) 1,4 158 Фосдиол 260
26(350оС) - 102 ЭД-20+40ФД+15ПЭПА 275
54(345оС) 0,8 823 ФОМ 180
28(380оС) - 297 ЭД-20+20ФОМ+15ПЭПА 230
49(365оС) 4,0 85
Выявленноевлияние ФП, ФТ и ФД на термолиз эпоксидной смолы проявляется и в поведенииматериала при горении.
Образцыиспытаны при горении на воздухе с применением методов «огневой трубы» и«керамической трубы». Результаты испытаний, полученных обоими методами,коррелируют, табл.3, 4. Образцы, содержащие ЗГ, не поддерживают горение навоздухе, а большие потери массы (0,6-4%) связаны с некоторой деструкциейполимера. Следовательно, все разработанные составы относятся к классутрудногорючих, так как в соответствии с ГОСТ 12.1.044-89 к этому классуотносятся материалы, для которых DtТаблица 4Показатели горючести эпоксидныхкомпозицийСостав материала, масс. ч., на 100 масс. ч. ЭД-20
Приращение температуры,
DТ, оС Потери массы, Dm, % ЭД-20+15ПЭПА +650 80 ЭД-20+40ФД+15ПЭПА -20 0,15 ЭД-20+40ФОМ+15ПЭПА -10 0,21 ЭД-20+20ФД+20ФОМ+15ПЭПА -30 0,31 ЭД-20+40ФД+20ФОМ+15ПЭПА -40 0,35
Таккак модификаторы влияют на процессы структурообразования эпоксидных композиций,следовательно, возможно изменение их физико-механических свойств.
Введение40 масс.ч. ФД приводит к увеличению разрушающего напряжения при изгибе в 3раза, и к удару – в 2 раза, табл.5.
Композиции,содержащие как ФОМ, так и одновременно ФОМ и ФД, обладают более высокойустойчивостью к ударным нагрузкам. При испытаниях на изгиб образцы неразрушаются при прогибе на 1,5 толщины, и напряжение при изгибе составляет 92 и62 МПа соответственно, табл.5.
Таблица5
Физико-механическиесвойства эпоксидных композицийСостав материала, масс. ч., на 100 масс. ч. ЭД-20
sи, МПа
ауд, кДж/м2
ТВ, оС ЭД-20+15 ПЭПА 17 5 115 ЭД-20+40 ФП+15 ПЭПА 58 3 >200 ЭД-20+40 ФТ+15 ПЭПА 16 2 >200 ЭД-20+40 ФД+15 ПЭПА 69,6 12,6 >200 ЭД-20+20 ФОМ+15 ПЭПА 91,8* 15,2 >200 ЭД-20+40 ФД+20 ФОМ+15 ПЭПА 71,1 14,3 >200 ЭД-20+20 ФД+20 ФОМ+15 ПЭПА 62,4* 12,95 >200
Примечание:* — прогиб на 1,5 толщины.
Анализфизико-химических, физико-механических свойств, а также поведение материаловпри пиролизе и горении показал, сто разработанные составы могут применяться вкачестве пропиточных и заливочных компаундов пониженной горючести.
Глава 4. Наполненные эпоксидные композиции спониженной горючестью
Вкачестве дисперсных наполнителей в работе использовались: кубовый остаток,гальванический шлам и тальк. Использование отходов целесообразно экономически ирешает экологические проблемы.
Дляоценки возможности использования данных отходов в качестве наполнителя дляполимерных композиционных материалов определен ряд их свойств:гранулометрический состав, насыпная и истинная плотности, поведение привоздействии повышенных температур.
Кубовыйостаток и шлам полидисперсны. В качестве наполнителя для эпоксидных смолрекомендуется использовать фракцию с размером частиц £140мкм, так как она характеризуются большей удельной поверхностью, табл.6,обеспечивающей лучшее взаимодействие наполнителя и связующего.
Таблица 6
Свойства наполнителейНаполнитель
Плотность, r, кг/м3
Насыпная плотность,
rнас., кг/м3
Удельная поверх-
ность,
S, м2/кг Потери при сушке или термообработке, % Шлам высушенный 5100 1111 679,4 85,2
Фракции с dч£140 мкм 5100 1000 712,3 -
Шлам с dч£140 мкм термообработанный при 200оС 120 мин 5100 870 882,6 25
КО с dч£140 мкм 1050 526 1150,2 3,6 Тальк 1800 800 - 0,8
МетодомИКС проведен анализ исследуемых соединений, рис.4.
Кубовый остаток многокомпонентен и состоит из олигомеров капролактама,значительную часть которых составляют линейные и циклически димеры и тримеры. ВИК-спектрах кубового остатка отмечены пики валентных колебаний групп СН2,NH, NH-С=О, что полностьюподтверждает его химический состав.
ДанныеИКС талька также полностью подтверждают его состав.
Всоставе высушенного шлама имеются гидроксильные группы (3408, 73 см-1),что свидетельствует о присутствии в составе шлама гидроксидов металлов, а такжегруппы NO3-2(1401 см-1), CO3-2(1488,49 см-1), Al-O-Al(Si-O-Si)(1042,53 см-1), Cu-O-Cu(1088 см-1), значительное количество небольших пиков при длинах волн500-700 см-1 — неидентифицированно, рис.4.
Методомоптической микроскопии определено наличие в составе высушенного шлама частицразличного цвета: белого, желтого и красного. В связи с этим проведенспектральный анализ данных частичек. Установлено, идентичность пиков всехчастиц при длинах волн 1500-3400 см-1 и существенные различия придлинах волн 400 — 1500 см-1. Так, в спектрах частиц белого цветадлины волн 1042,48 см-1 могут соответствовать колебаниям Al-O-Al,Si-O-Siгрупп, а в спектрах частиц красного цвета пик при 1088 см-1, можетбыть вызван колебаниями Cu-O-Cu,а желтого — Cr.
Эмиссионнымспектральным анализом установлено наличие в составе шлама кроме указанныхэлементов также Fe, Zn,Cr, Ni,Al, Cu,Mg, Na,Ca,Si.
Элементныманализом определено количество основных элементов в шламе составе шлама,табл.7.
Таблица7
Химический состав исходного шлама
Химический состав
шлама
Cr(OH)3
Ni(OH)2
Zn(OH)2
Fe(OH)3 Влажность Примеси Содержание элементов, % масс 6,7 6,0 13,4 61,8 85,2 сульфаты, хлориды, аммоний
Поведениеприменяемых наполнителей при воздействии повышенных температур исследовалосьметодом ТГА, табл.8. Таблица 8
Данные ТГА наполнителейВещество Основные стадии термолиза
Потери массы массы, % при температурах, оС
Тн-Тк, оС
Тн mн — mк, %
mн 100 200 300 400 500 600 Шлам исходный (сухой)
80-280
140
9-22
18 3 13 19 24 26 27
Шлам, обрабтанный при 200оС
80-280
120
7-19
16 3 11,5 16 20 21 21
Шлам, обработанный при 250оС
80-280
220
3-8
5 2,5 5 8,5 10 10,5 Кубовый остаток
/>
/> 4 16 42 64 - -
Дляповышения термостойкости шламов проводили их термообработку при температурах200оС в течение 120 минут и 250оС в течение 60 минут. Длявысушенного шлама и шламов, обработанных при температуре 200 и 250оСхарактерны одинаковые температуры начала деструкции, и только температуратермообработки 250оС обеспечивает значительное уменьшение ~в 4 раза потерь массы, табл.7.
Кубовыйостаток является термостойким наполнителем (Тн=260оС),видимо за счет наличия в его составе циклических структур, табл.7.
Введениекубового остатка и талька способствует повышению вязкости исходного эпоксидногоолигомера. Влияние гальваношлама на вязкость композиций проявляется в меньшейстепени, табл.9.
Применениемодификаторов, хорошо совместимых с олигомером оказывает пластифицирующеедействие на наполненные эпоксидные композиции, так как видимо наряду спластификацией, уменьшается адгезионное взаимодействие на границе раздела фаз. Снижениевязкости улучшает условия контакта связующего с наполнителем и технологичностьпереработки состава.
Действиенаполнителей на процессы структурообразования эпоксидных композиций весьманеоднозначно, что обусловлено в значительной степени различной активностьюнаполнителей.
Таблица9
Влияниенаполнителей на вязкость и степень отверждения эпоксидных композицийСостав Вязкость, Па·с Степень превращения, %
Т=250С,
t=24 ч.
Т=900С,
t=1 ч.
Т=900С,
t=3 ч. ЭД-20 28 88 94 99 ЭД-20+20КО 62/53,2* 80 87 90 ЭД-20+20КО+40ФТ 5 - 79 83 ЭД-20+20КО+40ФД 5 80 89 91 ЭД-20+20 тальк 87 94 99 - ЭД-20+20 тальк +20ФД 31 92 96 98 ЭД-20+20 тальк +20ФОМ 44 93 94 99 ЭД-20+20 тальк+20ФД+20ФОМ 20 87 98 - ЭД-20+20Шл* 58 85 98 - ЭД-20+20Шл*+20ФД 22 71 77 99 ЭД-20+20Шл*+40ФД 9 82 97 ЭД-20+20Шл*+20ФОМ 34 93 96 - ЭД-20+20Шл*+20ФД+20ФОМ 16 92 99 -
Изучениекинетики отверждения показало, что введение кубового остатка в ЭД-20 ускоряетпроцесс отверждения, что проявляется в некотором уменьшении временигелеобразования (с 60 до 50 мин), и снижении максимальной температуры реакцииотверждения со 119оС до 92оС.
Тальканалогично КО ускоряет процесс структурообразования, уменьшая время гелеобразованиядо 40 мин., при увеличении максимальной температуры отверждения до 150оС.
Исходный шлам существенно снижает (до 48-60 0С)температуру отверждения эпоксидного олигомера, за счет более высокойтеплопроводности частиц наполнителя. Однако совсем иное влияние на процесс отвержденияоказывает термообработанный шлам. В этом случае максимальная температураотверждения увеличивается до 130оС. Это, видимо, связано с переходомгидроксидов металлов в оксиды при термообработке. Следует отметить, что тепловыделениепри отверждении мало зависит от содержания термообработанного шлама, но егоколичество значительно влияет на жизнеспособность композиции. Времягелеобразования уменьшается с увеличением содержания шлама, что может бытьсвязано с избирательной сорбцией. В данном случае наполнителем сорбируетсяэпоксидный олигомер. Молекулы олигомера, находящиеся в адсорбированном слое неучаствуют в реакции отверждения, и смола в объеме обогащается избыточнымколичеством отвердителя (ПЭПА), что приводит к ускорению процесса отверждения.
Модификация составов, содержащих все исследуемые наполнители,введением ФП, ФТ, ФД и ФОМа, не влияет на кинетику отверждения и процессформирования структуры протекает аналогично ненаполненной системе.
Исследованиями по определению устойчивости ненаполненныхкомпозиций к изгибающим нагрузкам, являющейся определяющей характеристикой длякомпаундов, установлено, что для наполнения наиболее подходят композиции,содержащие ФД и ФОМ одновременно, табл.10.
Таблица10
Физико-механическиесвойства наполненных эпоксидных композицийСостав материала, масс. ч., на 100 масс. ч. ЭД-20
sи, МПа
ауд, кДж/м2 ЭД_20+15ПЭПА 17 5 ЭД-20+20ФД+20ФОМ+15ПЭПА 62* 13 ЭД-20+20КО+20ФД+20ФОМ+15ПЭПА 43 5 ЭД-20+20 тальк+20ФД+20ФОМ+15ПЭПА 60 7 ЭД-20+20 талька+40ФД+40ФОМ+15ПЭПА 47* 7 ЭД-20+20Шл*+20ФД+20ФОМ+15ПЭПА 54 6 ЭД-20+20Шл*+40ФД+40ФОМ+15ПЭПА 40 7
Анализфизико-механических свойств наполненных композиций показал, что прииспользовании в качестве наполнителя кубового остатка и гальваношлама комплекссвойств в значительной степени превосходит немодифицированный эпоксидныйолигомер и находится на уровне свойств эпоксидных полимеров, содержащих тальк,широко применяемый для наполнения эпоксидных смол.
Крометого, применение низкомолекулярных соединений (ФОМа и ФД) и наполнителей неухудшает диэлектрические свойства материала, табл.11.
Таблица11
ЭлектрическиесвойстваСостав материала, масс. ч., на 100 масс. ч. ЭД-20
rv, Ом
rs, Ом·м ЭД-20+20Тальк+15ПЭПА
6,92·1010
2,72·1010 ЭД-20+20Тальк+40ФД+20ФОМ+15ПЭПА
1,28·1012
3,27·1010
Определениегорючести эпоксидных композиций методом «керамической трубы», показало, чторазработанные материалы относятся к классу трудногорючих, табл.12.
Таблица12
Показателигорючести наполненных эпоксидных композицийСостав материала, масс. ч., на 100 масс. ч. ЭД-20
Приращение температуры, Dt, оС Потери массы, Dm, % ЭД20+20КО+40ФД+20ФОМ+15ПЭПА -20 1,29 ЭД20+20Тальк+40ФД+20ФОМ+15ПЭПА -20 ЭД20+20шлам+40ФД+20ФОМ+15ПЭПА -20
Наосновании проведенных исследований выбраны композиции с оптимальным сочетаниемсвойств: эластичностью, хорошими диэлектрическими и пониженной горючестью.
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
— Разработанысоставы эпоксидных композиций пониженной горючести, с требуемымидиэлектрическими и физико-механическими свойствами;
— Доказанавозможность направленного регулирования структуры и свойств эпоксидныхкомпаундов с применением модифицирующих фосфорсодержащих замедлителей горения инаполнителей. При этом установлено: наличие химического взаимодействия междузамедлителями горения и эпоксидным олигомером и влияние замедлителей горения напроцессы структурообразования, обеспечивающие формирование структуры эпоксидногоолигомера с повышенной эластичностью;
— Установленовлияние ЗГ влияние замедлителей горения на физико-химические процессы припиролизе и горении эпоксидных композиций, проявляющиеся в повышениитермоустойчивости материала, что подтверждается возрастанием температуры началадеструкции; увеличивается выход карбонизованного остатка по окончании основнойстадии деструкции, соответственно, снижается количество летучих продуктов;значительно увеличивается энергия активации процесса деструкции; снижаются скоростипотерь массы.
— Изученысвойства применяемых наполнителей, определяющие структурообразованиеэпоксидного олигомера (удельная поверхность, насыпная и истинная плотности ит.п.). Для наполнения рекомендуется использовать частицы с размером 140 мкм,так как они характеризуются большей удельной поверхностью, обеспечивающейлучшее взаимодействие наполнителя и связующего;
— Исследованоповедение наполнителей при воздействии повышенных температур и их влияние напроцессы при пиролизе и горении эпоксидных композитов – разработанные материалыотносятся к классу трудногорючих;
— Установлено,что введение наполнителя талька и шлама, и ЗГ приводит к повышениюразрушающего напряжения при изгибе в 3 раза и устойчивости к удару в 2 раза.
Основыне положения и результаты диссертационнойработы изложены в следующих публикациях:
1.Плакунова Е.В. Модифицированные эпоксидные композиции / Е.В. Плакунова, Е.А.Татаринцева, Л.Г. Панова // Пластические массы.-2003.-№2.-С.39-40;
2.Плакунова Е.В. Наполнение эпоксидных смол отходами производства поликапроамида/ Е.В. Плакунова, Е.А. Татаринцева, Л.Г. Панова // Экологические проблемыпромышленных городов: Сб. науч. тр., Саратов, 2004 г. — Саратов, 2004. –С.148-150;
3. ПлакуноваЕ.В. Исследование возможности использования шламов гальванических производств вкачестве наполнителя полимерных композиций / Е.В. Плакунова, Е.А. Татаринцева,Л.Г. Панова // «Композит-2004»: Докл. Междунар. конф., Саратов, 6 – 9 июля 2004 г. – Саратов, 2004.- С.217-221;
4.Плакунова Е.В. Исследование свойств гальваношламов / Е.В.Плакунова,Е.А.Татаринцева, Л.Г.Панова // Экология и промышленностьРоссии.-2005.-№3.-С.38-39;
5.Плакунова Е.В. Техногенные отходы как перспективные наполнители / Е.В. Плакунова,Е.А. Татаринцева // Экологические проблемы промышленных городов: Сб. науч. тр.,Саратов, 2005 г. — Саратов, 2004. – С.61-64;
6. Плакунова Е.В. Модификациякак способ создания новых композиционных материалов / Е.В.Плакунова,Е.А.Татаринцева, Л.Г.Панова // Актуальные проблемы электрохимическойтехнологии: Сб. статей / Сарат. гос. техн. ун-т. – Саратов, 2000. – С.133-138.