Эпоксидное связующее

Связующие на основе эпоксидных смол в большин­стве случаев технологичны и обеспечивают высокие прочностные характеристики слоистых пластиков. В ка­честве отвердителей для эпоксидных смол холодного отверждения, как правило, применяют первичные алифатические ди- и полиамины, их синергические сме­си, продукты их взаимодействия с дициандиамидом, диизоцианатами, кетонами, полиэфиртриамины, неко­торые ароматические диамины. С целью замены ами­нов и их производных менее токсичными отвердителями используют сульфокислоты и хлорангидриды ор­ганических кислот, латентные кислоты и основания Льюиса, имеющие невысокие температуры активации, катализаторы Фриделя - Крафтса, хелатные соединения, ор­ганические соединения серы и т.д. Большинство из­вестных композиций на основе связующих с умерен­ной температурой отверждения (особенно на основе алифатических аминов) обладает низкой жизнеспо­собностью, невысокими теплостойкостью и физико-ме­ханическими характеристиками.

Наиболее интересны результаты изу­чения физико-химических характеристик композиции, состоящей из эпоксидной смолы ЭД-20, жидкого изо- метилтетрагидрофталевого ангидрида (изо- МТГФА) и ускорителя. УП-606/2, а также оценки ее пригод­ности для изготовления слоистого пластика с уме­ренной температурой отверждения (60—80°С).

Применение изо-МТГФА для отверждения эпоксид­ных смол позволяет получить полимеры с хо­рошими механическими свойствами и достаточно вы­сокой теплостойкостью. Отвердитель изо-МТГФА об­ладает низкой вязкостью (40—50 сП), малотоксичен, легко совмещается с эпоксидными смолами. Связую­щие, содержащие изо-МТГФА без ускорителей, от­верждается при 150—180°С. В качестве ускорителей для них наиболее пригодны третичные амины, так как эти соединения не только ускоряют процесс отвержде­ния системы эпоксидная смола + многоосновная кис­лота (или ее ангидрид), но и направляют его в сто­рону взаимодействия α-окисных циклов с карбоксиль­ными группами, подавляя их реакцию с гидроксила­ми. В качестве связующего для слоистого пластика конструкционного назначения, формуемого при невы­соких температуре и давлении, хорошо подходит компо­зиция, состоящая из эпоксидной смолы ЭД-20, изо- МТГФА и ускорителя УП-606/2.

Связующее на основе ЭД-20 и изо-МТГФА (массо­вое соотношение составляет 100 : 65) без ускорителя при 20 °С имеет вязкость по ВЗ-1 64 с, при 40 °С - 11,4 с; время его желатинизации при 60 °С в присутствии 0,5% УП-606/2 — более 10 ч, 1% УП-606/2 — 3 ч 15 мин, 2 % УП-606/2 - 35 мин. Жизнеспособность составов с различным содержанием ускорителя опре­деляется по изменению вязкости при 20°С; скорость их отверждения при 50 и 60 °С характеризуется изменением содержания гель-фракции после экстракции аце­тоном в течение 15 ч. Время отверждения образцов при 50 и 60 °С составляет 0,5; 1; 3 и 4 ч.

Оптимальной является ком­позиция, содержащая 1 % ускорителя. Она обладает достаточной жизнеспособностью и хорошо отверждается при 60 °С. На основе композиции, состоящей из ЭД-20, изо-МТГФА и УП-606/2 (массовое соотношение равно 100:65:1,65), изготовляли карбопластики.

Армирующим наполнителем служила углеродная лента, которая не подвергалась поверхностной обработке. Пропитку наполнителя жидким связующим проводят вручную, путем послойного нанесения шпателем.

Отверждение пакета в прессе осуществляется по ступенчатому режиму.

Результаты испытаний пластика на изгиб, сжатие и межслоевой сдвиг (см. таблицу) показали, что материал наряду с хорошей перерабатываемостью имеет высокие механические характеристики. Хорошие свойства пластика, полученного формованием при давлении 0,8 МПа, позволяют применять для его изготовления простое оборудование и оснастку. В тех случаях, ког­да требуемая теплостойкость изделия не превышает 50 °С, отпадает необходимость в термообработке ма­териала. Разрушающее напряжение при сжатии карбопластика на основе данной композиции можно по­высить до 500-550 МПа путем использования угле­родного наполнителя с обработанной поверхностью.

Все компоненты для получения связующего данного состава выпускаются отечественной промышленностью. При этом изо-метилтетрагидрофталевый ангидрид, вы­пускаемый на разных заводах, почти не различается по своим свойствам.