Модифицированные эпоксидные композиции пониженной горючести
Образцы испытаны 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 на воздухе, а большие потери массы (0,6-4%) связаны с некоторой деструкцией полимера. Следовательно, все разработанные составы относятся к классу трудногорючих, так как в со
ответствии с ГОСТ 12.1.044-89 к этому классу относятся материалы, для которых Dt<60оC и Dm<60%.
Таблица 4
Показатели горючести эпоксидных композиций
Состав 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 |
Так как модификаторы влияют на процессы структурообразования эпоксидных композиций, следовательно, возможно изменение их физико-механических свойств.
Введение 40 масс.ч. ФД приводит к увеличению разрушающего напряжения при изгибе в 3 раза, и к удару – в 2 раза, табл.5.
Композиции, содержащие как ФОМ, так и одновременно ФОМ и ФД, обладают более высокой устойчивостью к ударным нагрузкам. При испытаниях на изгиб образцы не разрушаются при прогибе на 1,5 толщины, и напряжение при изгибе составляет 92 и 62 МПа соответственно, табл.5.
Таблица 5
Физико-механические свойства эпоксидных композиций
Состав 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.
Анализ физико-химических, физико-механических свойств, а также поведение материалов при пиролизе и горении показал, сто разработанные составы могут применяться в качестве пропиточных и заливочных компаундов пониженной горючести.
Глава 4. Наполненные эпоксидные композиции с пониженной горючестью
В качестве дисперсных наполнителей в работе использовались: кубовый остаток, гальванический шлам и тальк. Использование отходов целесообразно экономически и решает экологические проблемы.
Для оценки возможности использования данных отходов в качестве наполнителя для полимерных композиционных материалов определен ряд их свойств: гранулометрический состав, насыпная и истинная плотности, поведение при воздействии повышенных температур.
Кубовый остаток и шлам полидисперсны. В качестве наполнителя для эпоксидных смол рекомендуется использовать фракцию с размером частиц £140 мкм, так как она характеризуются большей удельной поверхностью, табл.6, обеспечивающей лучшее взаимодействие наполнителя и связующего.
Таблица 6
Свойства наполнителей
Наполнитель |
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 |
Методом ИКС проведен анализ исследуемых соединений, рис.4.
Кубовый остаток многокомпонентен и состоит из олигомеров капролактама, значительную часть которых составляют линейные и циклически димеры и тримеры. В ИК-спектрах кубового остатка отмечены пики валентных колебаний групп СН2, NH, NH-С=О, что полностью подтверждает его химический состав.
Данные ИКС талька также полностью подтверждают его состав.
В составе высушенного шлама имеются гидроксильные группы (3408, 73 см-1), что свидетельствует о присутствии в составе шлама гидроксидов металлов, а также группы 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 волн 500-700 см-1 - неидентифицированно, рис.4.