Физико-механические свойства эпоксидных полимеров и стеклопластиков

Т а б л и ц а 11. Свойства отвержденных связующих на основе эпоксидчановой смо­ лы ЭД-20 и ароматических аминов

ные материалы (стеклоткани, стеклоровинги, стекловолокнистые пресс-материалы типа АГ-4 «С» или ДСВ и др.). Использова­ ние же малоактивных аминов — диаминодифенилсульфонов или галоидированных ароматических аминов — приводит к увеличе­ нию гелеобразования при 100 °С с 11 до 560 мин, а отдельных аминов — до 3180 мин [17, 25].

21

Повышения жизнеспособности при 20 °С, одновременного уве­ личения скорости отверждения при 125—150 °С и улучшения фи­ зико-механических свойств достигают при использовании твердых высокоплавких диановых смол с молекулярной массой от 900 до 3500 и высокоактивных ароматических аминов, например 4,4'-диа- минодифенилметана, его изомеров и гомологов [38,39].

Т а б л и ц а 12. Изменение прочностных показателей связующих на основе эпоксид­

Особый интерес для получения высокопрочных и теплостойких полимеров и стеклопластиков представляют ароматические ами­ ны, полученные конденсацией анилина или ортохлоранилина с формальдегидом или смесью форм- и бензальдегида, производ­ ство которых освоено в настоящее время [28]. Эта группа аминпых отвердителей создана на основе доступного и дешевого сырья по сравнительно простой технологии. К ним относятся аро­ матические полиамины марок полиамин Т и Б, бензам АБА, диа­ мин 304, полиамии X, бензам ДХАБА. Наиболее доступными и де­ шевыми отвердителями аминного типа являются ароматические нолиамнны марок Т, Д и А и Б, представляющие собой смеси изомеров дпаминодифенилометана (60—95 %), среди которых преобладает 4,4'-диаминодифенилметан и 3-, 4-, 5- и 6-ядерных

22

лей. Теплостойкость по Мартенсу исследуемых эпоксидных поли­ меров находится на одном уровне (150 °С), за исключением сис­ тем, содержащих бензам АБА (135°С).

Т а б л и ц а 14. Свойства литых образцов полимеров на основе диановой эпоксидной смолы ЭД-20 и исследуемых отвердителей

Интересной группой аминных отвердителей являются бромированные ароматические амины, обеспечивающие повышенную огнестойкость эпоксидных полимеров [19, 21, 23, 40, 41]. Отверж­ дающие системы и эпоксидные полимеры, полученные с исполь­ зованием бромсодержащих ароматических аминов, впервые опи­ саны в работах [19, 21, 40]. Свойства эпоксидных полимеров на основе диановых смол и отверждающих систем, содержащих трибромметафенилендиамин, приведены в табл. 15, где видно, что та­ кие полимеры наряду с повышенной огнестойкостью и хорошими физико-механическими свойствами обладают весьма низким водопоглощением. Авторами впервые изучены свойства эпоксидных композиций, содержащих в качестве отвердителей бромированные амины ряда сульфона [23] и эквимолекулярную смесь 3,3'-ди-

25

хлор-4,4'-диамино-4//-бромтрифенилметана и 3,3''-дихлор-4,4'-ди- аминодифенилметана [41].

Свойства полимеров на основе эпоксидной диановой смолы ЭД-20 и смеси аминодифенилсульфонов с бромированными диаминодифенилсульфонами приведены в табл. 16.

Отличительными особенностями полимеров, полученных с исполь­ зованием бромированных диаминодифенилсульфонов, являют-

26

ся высокая деформационная теплостойкость и повышенная огне­ стойкость в сочетании с улучшенными прочностными показателя­ ми. Использование упомянутой выше эквимолекулярной смеси галоидсодержащих аминов позволяет улучшить технологические свойства эпоксидных композиций и получить полимеры с хороши­ ми физико-механическими свойствами, хотя и уступающими по теплостойкости таковым, содержащим в качестве отвердителей бромированные диаминодифенилсульфоны.

Ароматические амины в сочетании с таким ускорителем, как салициловая кислота, используют и для холодного отверждения. Такие системы по сравнению с алифатическими аминами обеспе­ чивают более высокие прочностные показатели и деформацион­ ную теплостойкость полимеров [42, 43]. Свойства полимеров на основе смеси эпоксидных диановой и алифатической смол, отверж­ денных при комнатной температуре системами на основе арома­ тических аминов, приведены в табл. 17.

1Л. ЭПОКСИДНЫЕ ПОЛИМЕРЫ

НА ОСНОВЕ ДИАНОВЫХ СМОЛ И АНГИДРИДОВ КИСЛОТ

Ангидриды кислот являются вторым классом по объему и разнообразию областей применения отвердителей эпок­ сидных смол. Однако в ряде случаев этот класс отвердителей обеспечивает существенные преимущества по сравнению с амин­ ными отвердителями. В частности, эпоксидные полимеры, полу­ ченные с использованием ангидридов, обычно имеют повышенную кагревостойкость, лучшие диэлектрические свойства при повышен­ ных температурах, повышенную радиационную стойкость.

Наиболее важными видами ангидридных отвердителей являют­ ся: фталевый ангидрид (ФА), малеиновый ангидрид (МА), дихлормалеиновый (ДХМА), метилтетрагидрофталевый (МТГФА), жидкая смесь изомерных метилтетрагидрофталевых ангидри­ дов (Изо-МТГФА), цис-3,6-эндометилен-1,2,3,6-тетрагидрофтале- вый ангидрид (ЭТГФА), гексахлорэндометилентетрагидрофталевый ангидрид (ХЭТ), гексагидрофталевый ангидрид (ГГФА), полиангидрид себациновой кислоты (УП-607), полиангидрид адипиновой кислоты (УП-608), янтарный ангидрид (ЯА), метилэндиковый ангидрид (МЭА-610), а также диангидриды пиромеллитовой (ПМДА) и циклопентантетракарбоновой (ЦПДА) кис­ лот. Имеют ограниченное применение также ангидриды иафтале-

27

вой и тримеллитовой кислот. Строение указанных отвердителей приведено ниже.

28

полимеров, полученных при отверждении ими эпоксидной диано­ вой смолы ЭД-20, приведены в табл. 18 [2], где видно, что проч­ ностные показатели полимеров на основе диановой смолы и указанных ангидридов существенно уступают аналогичным пока­ зателям полимеров на основе этой же смолы и аминных отвердителей. Не обеспечивают ангидридные отвердители этого типа и более высокой деформационной теплостойкости по сравнению с ароматическими аминами. Однако после длительного теплового воздействия при 150—250 °С диановые смолы, отвержденные эндикангидридами, сохраняют значительно лучше свои прочност­

29