Подходы к контролируемому формированию структуры композитов отвержденных олигомерных систем можно разделить на две группы.
- 1. Целенаправленное воздействие на исходную композицию - регулирование состава и температуры исходной смеси на стадиях, предшествующих отверждению.
- 2. Целенаправленное влияние на процесс отверждения — варьирование режимов отверждения при заданном составе.
В табл. 3.1 представлены физико-механические характеристики отвержденных связующих различной природы. Данные по пластикам на основе различных связующих разрознены и их сравнение неадекватно из-за различного вида и количества волокон.
Таблица 3.1. Физико-механические характеристики отвержденных связующих различной природы
Узлы сетки при различных способах отверждения будут иметь различное строение.
При аминном отверждении:
При ангидридном отверждении:
При каталитическом отверждении:
Можно сделать некоторые обобщения, касающиеся связи между химической структурой и свойствами отвержденных олигомеров:
- - чем больше ароматических колец входит в состав отвержденного полимера, тем выше его термостабильность и химическая стойкость;
- - при использовании отвердителей ароматического ряда образуются более жесткие и прочные материалы, чем в случае алифатических агентов, однако повышенная жесткость таких систем снижает молекулярную подвижность и тем самым затрудняет взаимодействие между реакционными группами, причем отверждение в этом случае проводят при повышенных температурах;
- - снижение плотности межмолекулярных «сшивок» может привести к увеличению прочности материала (если приложенная нагрузка не слишком мала) благодаря увеличению разрывного удлинения; снижение плотности «сшивок» может также привести к уменьшению усадки смолы во время отверждения;
- - увеличение плотности «сшивок» приводит к повышению химической стойкости отвержденного материала;
- - увеличение плотности «сшивок» ведет также к повышению температуры термодеструкции и Г, однако слишком высокая плотность «сшивок» снижает деформацию разрушения (повышенная хрупкость);
- - при замене ароматических фрагментов молекул алифатическими или циклоалифатическими, не сопровождающейся изменением числа «сшивок» в системе, эластичность и удлинение отвержденной смолы возрастают;
- - характеристики эпоксидных смол, отвержденных ангидридами кислот, лучше при эксплуатации в кислой среде, чем в щелочной.
В реальных технологиях достаточно просто варьировать рецептурно-технологические переменные. К ним относятся: дозировка олигомера в исходной системе, температура экспозиции, т. е. температура, при которой хранится смесь в период между окончанием ее приготовления и началом отверждения; концентрация инициатора, концентрация ингибитора; температура отверждения.
При использовании специфически отверждающихся эпоксидных систем необходимо учитывать некоторые ограничения. Например, в случае изготовления крупных деталей, неудобных для прогрева, и толстостенных деталей, где термические напряжения должны быть минимальными, неуместно использование систем, требующих высокотемпературного отверждения. В этих случаях применяют системы с низкотемпературными отвердителями. К таким композициям относятся эпоксидные смолы, отверждаемые под действием алифатических аминов.