Министерство образования и науки РФ
Энгельсский технологический институт(филиал)
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.
Курсовая работа
по дисциплине «Технология переработки полимеров»
На тему:
Современные тенденции в области создания полимерных композитных материалов конструкционного назначения на основе эпоксидной смолы и дисперсных наполнителей
Выполнила: Белосюк Е.П.
Студентка группы ХМТН-41
Руководитель: Лёвкина Н.Л.
Энгельс 2018 г
Содержание
Введение
1. Информационный анализ
1.1 Эпоксидные смолы для создания ПКМ конструкционного назначения
1.2 Наполнители конструкционного назначения
Заключение
Список использованной литературы
Введение
Эпоксидные смолы представляют самое универсальное семейство смол, применяемых для производства композитных материалов. Практически по всем параметрам эти смолы обеспечивают самые высокие показатели клеевого шва и прочности. Смолы обладают крайне малой усадкой. Когда эпоксидная смола используется в качестве химически стойкого барьерного слоя, покрытие ею обладает очень низким водопоглощением (менее 0.5%) и можно быть уверенным в том, что отделочные покрытия будут иметь хорошее сцепление с эпоксидной основой. Современные эпоксидные смолы могут обладать низкой вязкостью и контролируемым временем отверждения. Эпоксидные смолы - это, пожалуй, самый доступный материал для точного холодного изготовления деталей в домашних условиях.
В «чистом» виде эпоксидные смолы почти не применяются. Поскольку эти материалы позволяют широко регулировать их характеристики в широком диапазоне свойств, за многие годы применения и эксплуатации эпоксидных соединений и композитов в военных технологиях и изделиях авиационно-космического назначения накоплен большой опыт по их модификации.
Композитные материалы, по сравнению с традиционными конструкционными материалами, обладают подробно описанными в научной литературе преимуществами и, в частности, обеспечивают превосходные механические свойства веществам, имеющим очень низкую плотность. В результате использование подобных материалов становится все более распространенным, и области их применения простираются от "промышленных" применений до обладающих высокими эксплуатационными характеристиками.
Сама по себе эпоксидная смола обладает низкими физико-механическими свойствами и для ее широкого применения требуется введение наполнителей.
Поэтому целью курсовой работы является анализ существующих марок эпоксидных смол и наполнителей конструкционного назначения для улучшения свойств эпоксидных смол.
1. Информационный анализ
1.1 Эпоксидные смолы для создания ПКМ конструкционного назначения
Существуют различные марки эпоксидных смол для создания ПКМ конструкционного назначения. Они отличаются друг от друга рядом параметров, например, разные марки имеют разную плотность, молекулярную массу, внешний вид и т.д.
Предлагаю ознакомиться более подробно с каждой из них.
В зависимости от физико-химических свойств устанавливаются следующие марки эпоксидно-диановых смол: ЭД-22, ЭД-20, ЭД-16, ЭД-14, ЭД-10, ЭД-8.
Обозначение марок смол состоит из следующих букв: Э - эпоксидная; Д - дифенилолпропановая; цифр, указывающих предел нормы содержания эпоксидных групп.
По физико-механическим показателям эпоксидно-диановые смолы должны соответствовать требованиям и нормам, приведенным ниже.
Смола эпоксидно-диановая неотвержденная (ЭД-8) (ОКП 22 2511, ГОСТ 10587-84). Представляет собой растворимый и плавкий реакционно-способный олигомерный продукт на основе эпихлоргидрина и дифенилолпропана.
Используют в электротехнической, радиоэлектронной промышленности, авиа-, судо- и машиностроении, в строительстве в качестве компонента заливочных и пропиточных компаундов, клеев, герметиков, связующих для армированных пластиков. Технические характеристики представлены в таблице 1.
Таблица 1
Технические характеристики смолы ЭД-8
|
Внешний вид |
Высший сорт |
Первый сорт |
|
|
Твердая, прозрачная |
Твердая, прозрачная |
||
|
Цвет по железо-кобальтовой шкале, не более |
2 |
6 |
|
|
Массовая доля эпоксидных групп, % |
8.5-10 |
8-10 |
|
|
Массовая доля иона хлора, %, не более |
0.001 |
0.003 |
|
|
Массовая доля омыляемого хлора, %, не более |
0.2 |
0.3 |
|
|
Массовая доля гидроксильных групп, %, не более |
- |
- |
|
|
Массовая доля летучих веществ, %, не более |
0.2 |
0.3 |
|
|
Температура размягчения по методу «кольцо и шар», °C, не выше |
65 |
65 |
|
|
Время желатизации, часов, не менее |
3 |
2 |
Смола эпоксидно-диановая неотвержденная (ЭД-16) (ОКП 22 2511, ГОСТ 10587-84). Представляет собой растворимый и плавкий реакционно-способный олигомерный продукт на основе эпихлоргидрина и дифенилолпропана. Используют в электротехнической, радиоэлектронной промышленности, авиа-, судо- и машиностроении, в строительстве в качестве компонента заливочных и пропиточных компаундов, клеев, герметиков, связующих для армированных пластиков. Технические характеристики представлены в таблице 2.
Смола эпоксидно-диановая неотвержденная (ЭД-20) (ОКП 22 2511, ГОСТ 10587-84). Представляет собой растворимый и плавкий реакционно-способный олигомерный продукт на основе эпихлоргидрина и дифенилолпропана.
Таблица 2
Технические характеристики смолы ЭД-16
|
Внешний вид |
Высоковязкая, прозрачная |
Высоковязкая, прозрачная |
|
|
Цвет по железо-кобальтовой шкале, не более |
3 |
8 |
|
|
Массовая доля эпоксидных групп, % |
16-18 |
16-18 |
|
|
Массовая доля иона хлора, %, не более |
0.002 |
0.004 |
|
|
Массовая доля омыляемого хлора, %, не более |
0.3 |
0.5 |
|
|
Массовая доля гидроксильных групп, %, не более |
2.5 |
- |
|
|
Массовая доля летучих веществ, %, не более |
0.2 |
0.4 |
|
|
Динамическая вязкость, Па*сек, при (25±0.1)°C при (50±0.1)°C |
-5-18 |
-5-20 |
|
|
Температура размягчения по методу «кольцо и шар», °C, не выше |
- |
- |
|
|
Время желатизации, час., не менее |
4 |
3 |
Используют в электротехнической, радиоэлектронной промышленности, авиа-, судо- и машиностроении, в строительстве в качестве компонента заливочных и пропиточных компаундов, клеев, герметиков, связующих для армированных пластиков. Технические характеристики представлены в таблице 3.
Таблица 3
Технические характеристики смолы ЭД-20
|
Внешний вид |
Вязкая, прозрачная |
Вязкая, прозрачная |
|
|
Цвет по железо-кобальтовой шкале, не более |
3 |
8 |
|
|
Массовая доля эпоксидных групп, % |
20-22.5 |
20.2-22.5 |
|
|
Массовая доля иона хлора, %, не более |
0.001 |
0.005 |
|
|
Массовая доля омыляемого хлора, %, не более |
0.3 |
0.8 |
|
|
Массовая доля гидроксильных групп, %, не более |
1.7 |
- |
|
|
Массовая доля летучих веществ, %, не более |
0.2 |
0.8 |
|
|
Динамическая вязкость, Па*сек, при (25±0.1)°C при (50±0.1)°C |
13-20- |
12-25- |
|
|
Время желатизации, час., не менее |
8 |
4 |
Смола эпоксидно-диановая неотвержденная (ЭД-22) (ОКП 22 2511, ГОСТ 10587-84). Представляет собой растворимый и плавкий реакционно-способный олигомерный продукт на основе эпихлоргидрина и дифенилолпропана. Используют в электротехнической, радиоэлектронной промышленности, авиа-, судо- и машиностроении, в строительстве в качестве компонента заливочных и пропиточных компаундов, клеев, герметиков, связующих для армированных пластиков. Технические характеристики представлены в таблице 4.
Таблица 4
Технические характеристики смолы ЭД-22
|
Внешний вид |
Низковязкая, прозрачная |
Низковязкая, прозрачная |
|
|
Цвет по железо-кобальтовой шкале, не более |
3 |
5 |
|
|
Массовая доля эпоксидных групп, % |
22.1-23.6 |
22.1-23.6 |
|
|
Массовая доля иона хлора, %, не более |
0.001 |
0.003 |
|
|
Массовая доля омыляемого хлора, %, не более |
0.2 |
0.5 |
|
|
Массовая доля гидроксильных групп, %, не более |
1.0 |
- |
|
|
Массовая доля летучих веществ, %, не более |
0.1 |
0.4 |
|
|
Динамическая вязкость, Па*сек, при (25±0.1)°C при (50±0.1)°C |
8-12- |
7-12- |
|
|
Температура размягчения по методу «кольцо и шар», °C, не выше |
- |
- |
|
|
Время желатизации, час., не менее |
18 |
9 |
Смола эпоксидная неотвержденная (Э-40) (ОКП 22 2512, ТУ 2225-154-05011907-97). Представляет собой растворимый и плавкий полимерный продукт конденсации эпихлоргидрина с дифенилолпропаном в щелочной среде. Используют для изготовления эмалей, лаков, шпатлевок, а также в качестве полуфабриката для производства других эпоксидных смол, заливочных масс и клеев. Технические характеристики представлены в таблице 5.
Таблица 5
Технические характеристики смолы Э-40
|
Внешний вид |
Вязкая, прозрачная жидкость |
Вязкая, прозрачная жидкость |
|
|
Цвет по ИМШ, мг J2/100 см3, не более |
3 |
5 |
|
|
Чистота раствора смолы, % светопропускания |
73 |
73 |
|
|
Массовая доля нелетучих веществ, %, не менее |
94 |
94 |
|
|
Условная вязкость раствора смолы по вискозиметру типа ВЗ-246 (ВЗ-4) с диаметром сопла 4 мм при температуре (20.0±0.5)°C с раствор 2:1 в толуоле |
25-40 |
25-40 |
|
|
Массовая доля эпоксидных групп, % |
13-15 |
13-15 |
|
|
Массовая доля хлор-иона, %, не более |
0.0035 |
0.0035 |
|
|
Массовая доля омыляемого хлора, %, не более |
0.30 |
0.35 |
Смолы эпоксидные алифатические (ДЭГ-1 и ТЭГ-1) (ОКП 22 2529, ТУ 2225-027-00203306-97). Представляет собой продукт конденсации многоатомных спиртов с эпихлоргидрином с последующим дегидрохлорированием едким натром.
ДЭГ-1 - продукт конденсации диэтиленгликоля с эпихлоргидрином.
ТЭГ-1 - продукт конденсации триэтиленгликоля с эпихлоргидрином.
Смолы растворимы в воде, спиртах, ацетоне.
Применяют в качестве активных разбавителей и пластификаторов заливочных, пропиточных, клеевых и герметизирующих составов на основе эпоксидно-диановых смол, эпоксидных связующих для стеклопластиков, клеев, компаундов в электротехнической промышленности, авиа- и судостроении и т.д., а также для отделки тканей (придание эффектов несминаемости и безусадочности). Технические характеристики представлены в таблице 6.