811

Рис. 3. Диаграммы деформирования эпоксидных полимеров при растяжении:

1 — У П -6 5 2 ; 2 — У П -6 3 5 ; 3 — Р Э С -3 ; 4 — Э Д -2 0 ; 5 — У П - 6 1 0 + Э -1 8 1 ; 6 — У П -6 1 0 .

Рис. 4. Диаграммы деформирования эпоксидных полимеров при сжатии:

1 — У П -6 5 2 ; 2 — У П -6 3 5 ; 3 — Р Э С -3 ; 4 — Э Д -2 0 ; 5 — У П - 6 1 0 + Э -1 8 1 ; б — У П -6 1 0 .

о—сн2—сн—сн2

Эпокситрифенольная смола ЭТФ

Эпоксициануратная смола ЭЦ

4*

51

Т а б л и ц а 37. Свойства литых образцов полимеров на основе полифункциональных эпоксидных смол и отвердителей — анилиноили ортохлоранилиновых конденсатов

160°С.

Впоследнее десятилетие широко применяются полимеры и стеклопластики на основе эпоксидных смол, получаемых эпоксидированием фталевых, гексагидрофталевых, окенбензойных, ци­

клопентан- и циклопропанкарбоновых кислот [93, 94]. Этот вид полимеров обладает комплексом прочностных показателей, пре­ восходящих любые другие виды эпоксидных полимеров. Так, по­ лимеры на основе диглицидилизофталата, отвержденного метафенилендиамином, имеют показатели прочности при изгибе — 222 МПа, при растяжении — 130 МПа и относительное удлинение 6,3% (табл. 38), что превосходит эпоксирезорциновые полимеры, например, по прочности при изгибе на 65 % [91, 93].

53

более высокое удлинение при разрыве, которое достигает — 11,6 %. Этот вид полимеров имеет уникальное сочетание физико­ механических свойств, превосходя циановые полимеры с тем же отвердителем одновременно по показателям прочности при растя­ жении и изгибе на 30 % и относительному удлинению на 100— 150 % (табл. 39). Кроме того, последний вид полимеров обладает хорошими электрическими свойствами и отличной погодостой­ костью, что позволяет эффективно использовать их в качестве электроизоляционного материала наружного применения.

Высокие прочностные показатели имеют также полимеры на основе эпоксидированных пара- и метаоксибензойных кислот, при­ чем свойства полученных полимеров существенно отличаются при использовании смол, синтезированных в различных условиях. Свойства указанных полимеров приведены в табл. 40.

2.2. СВОЙСТВА СТЕКЛОПЛАСТИКОВ

При производстве стеклопластиков конструкцион­ ного назначения наиболее важное значение, кроме эпоксидных диановых смол, имеют эпоксидированные новолаки и эпоксидированные амины. Несколько реже применяют продукты эпоксиди-

основе эпоксидных смол с использованием различных наполните­ лей и отвердителей и лишь в немногих работах представлены физико-механические свойства стеклопластиков, полученных в идентичных условиях. Авторами с сотрудниками проведены иссле­ дования ряда прочностных показателей стеклотекстолитов, полу­ ченных на основе ряда полифункциональных смол и отвердителя метафенилендиамина [69], свойства которых приведены в табл. 41. Из таблицы видно, что наиболее высокие физико-механические свойства имеют стеклотекстолита на основе триглицидилпарааминофенола, которые превосходят по важнейшим прочностным пока­ зателям стеклотекстолита на основе диановой смолы ЭФ-20 на 30—80 %, а на основе других эпоксиаминных смол — на 20—70 %. Стеклотекстолита на основе эпоксидированных новолаков и метафенилдиаминов вследствие низкой жизнеспособности связую­ щих получить не удалось. Стеклопластики на основе эпоксидиро­ ванных новолаков чаще всего получают с использованием в качестве отвердителей фенолоформальдегидных или анилинофенолоформальдегидных смол [63, 96, 97]. В работе [96] авторы указывают, что прочностные показатели стеклопластиков на основе эпоксидированных новолаков 6ЭН и 183Н, полученных при примении в качестве отвердителей триэтаноламинотитаната, ди-

(СФ-340А). Сравнение прочностных показателей стеклопластиков, полученных методом прессования на основе эпоксидированных но-

55

Т а б л и ц а 41. Зависимость свойств стеклотекстолитов от вида эпоксидной смолы (отвердитель— метафенилендиамин, наполнитель — стеклоткань АСТТ

(б) С2)

Т а б л и ц а 42. Механические характеристики стеклопластиков на основе различных эпоксиноволачных связующих

волаков и смолы 211 (табл. 42), с ранее приведенными (табл. 40) показывает, что эпоксидированные новолаки с некоторыми видами отвердителей позволяют получать прочностные показатели стеклопластика с физико-механическими свойствами, превосхо­

56

Сравнительные данные устойчивости к длительному тепловому

лита на основе эпоксидной диановой смолы СТЭФ представлены на рис 5.

Как видно из данных, представленных на рисунке, стеклотек­ столит СТ-ЭТФ более устойчив к воздействию повышенных тем­ ператур, чем СТЭФ. Особенно заметны преимущества стеклотек­ столита на смоле ЭТФ при температуре 240° в первые 500 ч тер­ мостарения.

Наиболее высокие прочностные показатели имеют прессован­ ные стеклопластики с тканым наполнителем при междуслойном сдвиге — 95 МПа и пределом прочности при сжатии — 720 МПа [98]. Такие показатели достигнуты при применении в качестве связующего эпоксиаминной смолы ЭХД с триэтаноламинотитанатом. Однако подтверждений о возможности достижения таких

57

Глава III

СВОЙСТВА ЭПОКСИУРЕТАНОВЫХ ПОЛИМЕРОВ И СТЕКЛОПЛАСТИКОВ

В настоящее время все большее распространение находят эпоксиуретановые полимеры и стеклопластики на их основе. Этот вид полимеров получают на основе эпоксиуретановых смол, содержащих одновременно эпоксидные группы и урета­ новые фрагменты. Последние могут образовываться или при взаимодействии эпоксидных смол с изоцианатами, или при взаи­ модействии ди- и полиизоцианатов с глицидолом.

3.1. ПОЛИМЕРЫ И СТЕКЛОПЛАСТИКИ НА ОСНОВЕ ЭПОКСИИЗОЦИАНАТНЫХ СИСТЕМ

В работе [1] предсказывалась возможность улуч­ шения свойств эпоксидных полимеров путем их модификации изоцианатами. Однако конкретные методы осуществления этого процесса и тем более свойства эпоксиуретановых полимеров не описывались. В работах [10, 100] изложены попытки улучшения свойств эпоксидных смол путем их модификации изоцианатами. Однако описанные методы не позволяют повысить функциональ­ ность исходных смол и не обеспечивают существенного повыше­ ния физико-механических свойств и деформационной теплостой­ кости. В работе [10] приведены данные по модификации алифа­ тической эпоксидной смолы ДЭГ-1 моноизоцианатом, из которых видно, что модифицированный продукт, подобно исходному является диэпоксидом, поэтому может быть использован как тех­ нологическая добавка в количестве 20 % для снижения вязкости диановых смол, но не для улучшения свойств отвержденных поли­ меров. В работе [10] модификация эпоксидной диановой смолы осуществляется путем смешения ее с диизоцианатом, причем коли­ чество изоцианатных групп последнего значительно превышает количество гидроксильных групп эпоксидной смолы, и почти одновременно с диизоцианатом вводятся фурфурол и аминный отвердитель. В этих условиях диизоцианат в основном реагирует с амином, образуя замещенную мочевину, и лишь последняя взаи­ модействует с эпоксидными группами. Недостатком указанных методов модификации эпоксидных смол изоцианатами является

60