Модификация эпоксидных клеев


Свойства полимерных композиционных материалов сильно зависят от размеров частиц дисперсной фазы. В 1989 г. фирма «Тойота», применив диспергирование монтмориллонита в нейлон, разработала полимерно-глиняные композиты, которые представляют собой новый класс композиционных материалов. При содержании около 5% наночастиц глины, такие композиты позволяют улучшать механические и термические свойства при минимальном снижении ударных характеристик и почти той же плотности композита, что и у базового полимера. В случае нейлона предел прочности увеличивается на 100 - 500% и в два - три раза возрастает модуль упругости. Исходя из заявленных свойств, специалисты «Тойоты» считают, что применение таких нанокомпозиционных материалов будет перспективно в автомобильной и аэрокосмической промышленности.

Можно предположить, что введение наночастиц в полимерную матрицу позволит получать новые нанокомпозиты с улучшенными характеристиками.

pr1.JPG
Рис. 1. Зависимость сопротивления отслаивания F1 (а) и зависимость прочности на сдвиг F2 (б) от условий приготовления образца:
1 - контрольный образец, эпоксидный клей без наполнителя;
2 - эпоксидный клей + 5 % масс. нановолокон,
3 - эпоксидный клей + 10 % нановолокон

На рис. 1 представлены результаты исследований Eric N. Gilbert и др. из Лаборатории полимерных композитов (Университет Вашингтона, США) механических характеристик пленочных эпоксидных клеев, полученных смешиванием технических эпоксидных смол: Epon 828, Epon 836 и D.E.R. 661 и модифицированных наноструктурными частицами (нанолистами) оксигидроксида алюминия

Для отверждения системы использовался отвердитель Amicure CG 1400. К эпоксидным смолам добавлялись нановолокна и отвердитель, затем система перемешивалась в течение 15 минут при температуре 52 ºС. Испытания проводились при склеивании двух алюминиевых пластин (марка алюминия 2024-Т3, производства США), предварительно обезжиренных и загрунтованных грунтовкой для алюминия BR 6747-1. Клей помещался между пластинами, пластины зажимались при давлении 310 кПа. Отвердение клея происходило при температуре 177 ºС в течение 2 часов в печи. Скорость нагрева и охлаждения составляла 5 ºС/мин. Для каждого эксперимента использовали по пять образцов. Испытания прочности на сдвиг проводились на стенде Sintech в соответствии со стандартом Boeing 7202 при приложении нагрузки с постоянной поперечной скоростью 0,254 мм/мин. Испытания сопротивления отслаиванию также проводились на стенде Sintech в соответствии со стандартом 7206 тип I.

Сила отслаивания обоих образцов модифицированных нановолокнами была выше, чем у контрольного образца приблизительно на 30%, и практически не зависела от количества нановолокон (рис. 1, а).

Результаты исследований сопротивления сдвигу (рис. 1, б) показывают, что при добавлении в клей 5 % нановолокон испытуемый образец ведет себя идентично контрольному образцу. При увеличении массы нановолокон до 10% сопротивление сдвигу возросло приблизительно на 12%.

Результаты другого эксперимента по упрочнению эпоксидного клея наноструктурными частицами представлены на рис. 2 (данные получены группой д. х. н. В. Н. Лисецкого), на рисунке ЭП - эпоксидный клей, ОР - органический растворитель.
pr2.JPG
Рис. 2. Разрывные характеристики эпоксидной смолы:
0 -ЭП+ОР;
1-ЭП+ ОР+ нановолокна (агломерированные);
2 -ЭП+ ОР+нановолокна частично деагломерированные обработкой ПАВ

Из представленных результатов следует, что существенный эффект увеличения разрывной прочности наблюдается только при деагломерации нановолокон. Вероятно, это связано с плохим смачиванием клеем поверхности отдельных волокон в агломерате. По мнению исследователей одной из главных задач при создании полимеров, упрочненных нановолокнами, является их эффективная деагломерация.
Мы предлагаем нашим партнерам:
  • Индивидуальный подход к заказу
  • Научно-технологическое сотрудничество
  • Систему скидок
  • Доставку продукции
Новости
4 Апреля 2019 Компания «ПЕРЕДОВЫЕ ПОРОШКОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ» успешно выполнила работы по третьему этапу проекта «НТИ - Развитие» (www.fasie.ru)
На третьем этапе выполнения проекта разработаны методы изготовления гранулированных термопластичных материалов на основе микро- и наночастиц сплавов 03Х17Н14М3, Ti-Al, ВТ-6, ВНЖ-90 и Al2O3 (фидстоков) и исследованы их физико-химические характеристики. Для получения гранулированных материалов на основе микро- и наночастиц сплава 03Х17Н14М3 выбран комбинированный метод, включающий получение мелкого гранулята обработкой частиц со структурой ядро-оболочка раствором полимеров и совмещение мелкого гранулята с расплавом полимеров. Для получения гранулированных материалов на основе микро- и наночастиц сплавов ВТ-6, Ti-Al, ВНЖ-90 и Al2O3 выбран метод введения частиц ядро-оболочка в расплав полимеров. Определены режимы формования сложнопрофильных деталей из гранулированных материалов и исследованы их механические характеристики. Установлено, что по микротвердости, пределу прочности при растяжении и изгибе образцы сложнопрофильных деталей близки характеристикам соответствующих объемных материалов.
Разработка методов изготовления гранулированных материалов на основе микро- и наночастиц сплавов 03Х17Н14М3, Ti-Al, ВТ-6, ВНЖ-90 и Al2O3, а также литье под давлением сложнопрофильных деталей с требуемыми механическими характеристиками позволяет приступить к выполнению следующего этапа работ - разработке лабораторного технологического регламента получения гранул из частиц со структурой ядро-оболочка, наработке и исследованию гранулированных материалов. Проект выполняется при поддерже Фонда содействия инновациям (www.fasie.ru).
21 Ноября 2018 Компания "ПЕРЕДОВЫЕ ПОРОШКОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ" индустриальный партнер проекта
ООО «ПЕРЕДОВЫЕ ПОРОШКОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ» индустриальный партнер ИФМП СО РАН по проекту ПНИ по теме: «Разработка и создание нового поколения бимодальных металлопорошковых композиций на основе нано- и микрочастиц жаропрочных, жаростойких, коррозионностойких сплавов для аддитивных технологий синтеза деталей сложных систем» ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014 - 2020 годы» в рамках Соглашения 14.604.21.0158.
В настоящее время завершается выполнение второго этапа проекта "Определение условий синтеза бимодальных порошков на основе нано- и микрочастиц жаропрочных, жаростойких, коррозионностойких сплавов для аддитивных технологий синтеза деталей сложных систем». Успешно выполнены работы:
•    Установлены электрофизические параметры получения бимодальных порошков сплавов ХН70Ю, ХН60ВТ и 316L.
•    Исследованы физико-химические и технологические характеристики экспериментальных образцов бимодальных порошков жаропрочных, жаростойких, коррозионностойких сплавов для аддитивного изготовления деталей сложных систем.
•     Исследована возможность использования бимодальных порошков для аддитивного изготовления деталей сложной пространственной структуры методом селективного лазерного плавления.
•    Разработан метод микрокапсуляции бимодальных порошков органическими соединениями для создания защитного слоя на поверхности частиц. Микрокапсуляция препятствует окислению бимодальных порошков, способствует увеличению скорости спекания образцов и позволяет получать изделия с плотностью, близкой к теоретической плотности сплавов.