1. Краткие теоретические сведения

Полимерные связующие применяются в самых разных отраслях народного хозяйства. Однако развивающиеся наука и техника предъявляют все более высокие требования к эксплуатационным свойствам полимерных связующих, которым индивидуальные полимерные связующие уже не удовлетворяют. Одним из подходов к улучшению эксплуатационных свойств полимерных связующих является их модификация наполнителями различной природы. Путем введения наполнителей в полимерные связующие можно получить полимерные композиции с регулируемыми свойствами, значительно отличающимися от свойств исходных компонентов, что служит решением многих проблем химии высокомолекулярных соединений. Этот подход представляется наиболее привлекательным, поскольку не связан с затратами на синтез и может быть реализован в более сжатые сроки.

Последнее время в мировом народном хозяйстве все чаще применяют полимерные связующие на основе эпоксидных смол, поскольку, в отличие от полимерных связующих на основе других смол, они характеризуются хорошей адгезией к большинству наполнителей, отсутствием выделения летучих побочных продуктов при отверждении и пониженной усадкой. В качестве наполнителей часто используют углеродные частицы и углеродные волокна, благодаря обеспечению эпоксидным связующим высоких прочностных свойств при малом удельном весе, что важно для практических применений.

Для оценки прочностных свойств ненаполненных и наполненных полимерных связующих в отвержденном состоянии может быть использован метод испытания на растяжение, который основан на растяжении испытуемого образца связующего с установленной скоростью деформирования. При испытании измеряют нагрузку и удлинение образца непрерывно или в момент достижения предела текучести, максимальной нагрузки и в момент разрушения образца (рис. 1).

Рис. 1. Диаграмма растяжения полимерного связующего

1 – материал имеет предел текучести; 2 – материал не имеет предела текучести; а – линейный участок кривой «нагрузка-удлинение»; S – предел текучести; S_x – условный предел текучести

2. Методика испытания и образцы

Испытание проводят на испытательной машине (рис. 2), которая при растяжении образца измеряет нагрузку с погрешностью не более 1% от измеряемой величины и обеспечивает постоянную скорость раздвижения зажимов.

Рис. 2. Схема испытания на растяжение образца

из полимерного связующего

Зажимы машины должны иметь надежное крепление образцов и совпадение продольной оси образца с направлением растяжения и не должны вызывать разрушений образцов в месте крепления.

Удлинение в процессе испытания измеряется экстензометром с погрешностью измерения не более 1%, а ширина и толщина образца – микрометром с погрешностью измерения не более 0,01 мм.

Для испытаний применяют образцы типов 1-3, форма и размеры в миллиметрах которых указаны на рис. 3 и в табл. 1.

(а)

(б)

(в)

Рис. 3. Типы образцов полимерных связующих для испытаний на растяжение: тип 1 (а), тип 2 (б) и тип 3 (в)

Таблица 1

Размеры образцов полимерных связующих для испытаний

на растяжение

Параметр	Образец типа
	1	2	3
Общая длина l1, не менее	115	150	250
Расстояние между метками, определяющими положение кромок зажимов на образце l2	80±5	115±5	170±5
Длина рабочей части l3	331	60±0,5	-
Расчетная длина l0	25±1	50±0,5	50±1
Ширина головки b1	25±1	20±0,5	25±0,5
Ширина рабочей части b2	6±0,4	10±0,5	-
Толщина d	2±0,2	4±0,4	2±0,2
	(от 1 до 3)	(от 1 до 10)	(от 1 до 6)
Большой радиус закругления r1	25±1	-	-
Малый радиус закругления r2	14±0,5	-	-
Радиус закругления, не менее r	-	60	-

При разрушении образца типа 3 в зоне зажимов его концы следует усилить в соответствии с рис. 4, применяя накладки длиной l₄ не менее 50 мм и толщиной d₁ от 3 до 10 мм.

Рис. 4. Образец полимерного связующего типа 3 с накладками

Диаметр D центровых отверстий для штифтов 3 мм. Допускается применять для усиления образца типа 3 концевые накладки длиной не менее 70 мм без центровых отверстий. Накладки приклеивают к вырезанному образцу. Материал накладок должен быть идентичен материалу образца, либо со значением модуля упругости ниже, чем у испытуемого материала.

Образцы для испытаний должны обладать гладкой и ровной поверхностью, без вздутий, сколов, трещин, раковин и других видимых дефектов.

Образцы кондиционируют не менее 16 ч по ГОСТ 12423-66 при температуре 23 ± 2 °С и относительной влажности 50 ± 5 %.

Время от окончания изготовления формованных образцов до их испытания должно составлять не менее 16 ч, включая и время на их кондиционирование.