Таблица 8-9

Режимы Переработки н фнзнко-механнческне свойства смолы, отвержденной с пом01Ц1ю различных систем [Л. 3-8]

Характеристика

Рецептура 1

Рецептура 2

Состав (в весовых частях): Эпоксидная смола (эпоксидное число 0,46 на 100 г) .........

PMDA..........

МА..........

Жизнеспособность смеси:

при 90° С ........

при 65° С ... .....

Режим отверЗкдения

Температура деформации (18,5 кГ/сж), °С. . . . Прочность при растяжении,

кГ/сж .........

Модуль упругости при растяжении TlcM.....

Прочность при сжатии,

кГ1см.........

Прочность при изгибе,

кГ/сжа.........

при 20° С......

при 150° С.....

при 200° С.....

Модуль упругости при изгибе, TJCM:

при 20°С......

при 150° С.....

при 200° С .... . Удельная ударная вязкость (образец с надпилом),

kF-cmjcm........

Твердость по Роквеллу . . Температурный коэффициент линейного расширения, град- ......

Линейная усадка при

отверждении, % . . . . Потери веса, % после 500 ч прогрева:

при 200° С.....

при 210° С.....

при 220° С.....

при 230° С.....

10 мин

24 ч при 160° С

260 216 33 3 370

745 305 155

30 12 9

0,7 М-109

4,91-10-= 1,59

1,8 2,3 3,6 10,0

24 ч при 230° С

280 268 30 3 100

780 320 275

28 17 13

М-109

2,40

100 17 43

56 мин 2 ч

24 ч при 160° С

230 .268 34 2 940

905 245 90

38 И 6

0,3 М-113

5,37-10-= 1,67

2,0 2.9 3,6 5.6

Свойство

Нена полненный состав

Наполненный состав

Диэлектрическая проницаемость при частоте 10 гц:

при 20° С......... ....

при 100° С .............

при 150° С.............

при 200° С.............

tg S при частоте 10 гц:

при 20° С . ............

при 100° С.............

при 150° С ............

при 200° С .............

Удельное поверхностное ом:

при 20° С.....

при 100° С.....

при 150° С. .... при 200? С .....

Наполнитель ASP-400 (алюмогидросиликат) в количестве 25% по отношению к весу смолы.

сопротивление,

180° С -и дает отвержденную смолу с теми же исключительными свойствами при высокой температу1ре, .какие лолгучаются .в других смесях шоксидной смолы с PlMDA.

Приводим основную рецептуру быстро отверждающейся см-еси:

Смола' - 100 г;

PMDA -56 г;

тетрагидрофурфуриловый спирт 1(ТНРА), содержащий 1% ди-циандиамида,-20 г.

Процедура смешения весьма проста. Чтобы изготовить небольшую партию для срочного применения, отвердитель PMDA тщательно перемешивается со-смалой в течение Б мин при температуре 75- 80° С, и iB этот раствор вливается THFA при той же температуре. Полученная смесь затем переливается в форму, предварительно нагретую до 180° .С, и отверждается в течение 15 мин .при 180° С. Жизнеспособность смеси после смешения всех компонентов равна приблизительно 20 мин при 80° С При комнатной температуре жизнеспособность составляет приблизительно 8 ч.

Хлорендик-ангидрид (НЕТ). Хлорендиковый ангидрид- белый порошок с температурой плавления 239° С. Под названием НЕТ-ангидрид он выпускается фирмой

1 Эпоксидный эквивалент - 0,5 25° С) 170-180 ns.

на 1О0 г смолы; вязкость (при

Электрические свойства наполненных и ненаполненных составов, отвержденных PMDA [Л. 3-8]

Hooker Electrochemical Co. Помимо того, что НЕТ обеспечивает, эпоксидную систему с высокой нагревостойкостью, его преимущество состоит также в том, что, будучи хлорированным ангидридом, он тем самым снижает горючесть отвержденной смолы. Однако подобно другим твердым ангидридам НЕТ должен подмешиваться к смоле, подогретой приблизительно до 125° С. Смесь смолы с отвердителем при этой температуре обладает относительно малой жизнеспособностью, обычно не превышающей 30 мин. Хлорендик-ангидрид смешивается

. гоо

35 i-0 5 50 55 60 65 Иоличсство отвердителя, %

Рис. 3-8. Зависимость теплостойкости при отверждении эпоксидной смолы Ероп 828 от количества отвердителя (НЕТ). Время отверждения 24 ч, температура 180° С (черные точки) и 120° С (светлые кружки) (Л. 3-9].

С эпоксидными смолами в соотношении 100 частей ангидрида на 100 частей та1ких эпоксидных смол, как Ероп 828(Shell) и Epi-Rez 510 (Jones-Dabney).

Рисунок 3-8 показывает соотношение между концентрацией хлорендик-ангидрида и температурой деформации для двух различных температур отверждения. На рис. 3-9 гоокавано- влияние температуры и времени отверждения на температуру деформации, а рис. 3-10 иллюстрирует влияние концентрации НЕТ-ангидрида на потерю веса при 200° С.

Эвтектическая смесь хлорендик-ангидрида и гексагидрофталевого ангидрида. Одним из способов получения жидкого ангидрида для смешивания с эпоксидными смолами является образование эвтектической смеси из твердых ангидридов. Такой состав может быть

создан путем смешива'ния при температуре приблизительно 80° С 30 частей хлорендик-ангидрида (НЕТ) с 70 частями гексагидрофталевого ангидрида (ННРА) (Л. 3-4]. Эта смесь остается жидкой при охлаждении ее до комнатной температуры.

22 г

Рис. 3-9. Зависимость теплостойкости от режима отверждения смолы Araldite 6020 с отвердителем НЕТ (соотношение отвердителя и смолы 1 : 1. Температура при отверждении указана при кривых

[Л. 3-9].

г

Дни при гао°с

30 ао

юо ио

Нвли Ест8о НЕТ

Рис. 3-10. Влияние режима отверждения и количества отвердителя (НЕТ) на потерю веса при нагревании при 200° С смолы Araldite 6020 [Л. 3-10].

а - влияние режима отверждения; количество НЕТ - 120 весовых частей на 100 весовых чвстей смолы; б - влияние количества НЕТ (в весовых частях на 100 весовых частей смолы).

Эвтектическая смесь используется в концентрации ТО-100 частей на 10 частей обычной эпоксидной смолы. Для ускорения реакции добавляется 0,5 части DMP-10. Смесь смолы с отвердителем обладает жизнеспособностью в несколько дней лри комнатной температуре и 0,5 ч при 121° С. Отверждение завершается через 2 ч при 121° С ПЛЮС 3 ч при 177° С. Свойства состава остаются высокими до температуры il50° С.

Жидкие и низкоплавкие ангидриды кислот. У всех ранее упомянутых отвердителей есть те или иные недостатки. Ангидриды органических кислот, например, ввиду их высоких температур плавления и- других причин смешиваются с эпоксидными смолами при повышенных температурах, в результате чего смеси обладают исключительно короткой жизнеспособностью и некоторыми другими технологическими недостатками. С другой стороны, жидкие амины легче поддаются переработке, но не обеспечивают такой повышенной теплостойкости, как ангидриды кислот. Отсюда следует, что жидкие и низкоплавкие ангидриды кислот имеют особо важное значение, так как они легко перерабатываются и обеспечи* вают более высокую теплостойкость. К тому же они большей частью менее токсичны по сравнению с аминами или твердыми ангидридами и менее способны вызывать кожные заболевания при их применении. Некоторые свойства этих материалов приведены в табл. 3-1L

Таблица 3-11

Свойства жидких и низкоплавкнх ангидридов кислот

Другие преимущества жидких ангидридов как отвердителей:

1) длительная жизнеспособность эпоксидных смесей;

2) легкая смешиваемость как с твердыми, так и с жидкими эпоксидными смолами при низких температурах;

Типичные составы с NMA [Л. 3-11]

Таблица 3-13

Свойства составов, отвержденных NMA, согласно табд. 3-12 [Л. 3-11

Свойства

Рецептура А

Рецептура В

Температура деформации, °С ...... .

Объемная усадка, /о...........

Прочность при сжатии, кГ/сж .......

Прочность при растяжении, кГ/см . . .

Удлинение при разрыве, %.......

Потеря веса (за 24 ч нагрева при 190°С), /о

Прочность при изгибе, кГ/см......

Вязкость смеси, пз ...........

Жизнеспособность смеси при 25° С, ч . . Диэлектрическая проницаемость:

при 60 гц.............

при 10 гц............ .

при &0 гц.............

при 10° гч............

153 1,43 1 180

445 2,38 0,10 1 175

3,31 3,12

3,4-10-s 1,38-10-

146 3,12 995 620 3,05 0,15 1 350

3,25 3,12

3,3-10- = 1,45-10-

3) малая экзотермичность;

4) низкая вязкость смесей лри комнатной темчпера-туре;

5) низкая летучесть.

Вообще говоря, жизнеспособность смесей эпоксидных смол с этими ангидридами при комнатной температуре исчисляется неделями. Поэтому при разработке на практике режимов отверждения система стимулируется

Типичный состав с ННРА [Л. 3-11]

Таблица 3-15

Свойства смеси, отверн{денной ННрА (согласно табл. 3-14)

Свойства

Рецептура

Температура тепловой деформации, °С . ...

Объемная усадка, %............

Прочность при сжатии, кГ/см.......

Прочность при растяжении, кГ1см.....

Прочность при изгибе, кГ/см.......

Потеря веса (за 24 ч нагрева при 190° С), % Диэлектрическая проницаемость:

при 60 гц..............

прн гц..............

tgS:

при 60 гц..............

при 10° гц..............

135 3,3 1 100 400 1 500 0,19

3,3 3,05

5,8-10- 10,3-10-

небольшим количеством аминного активатора, как, например, бензилдиметиламина либо DMP-30. Изменения концентрации стимулятора (промотора) и температуры смолы обеспечивают широкие пределы жизнеспособности и режимов отверждения.

В следующих разделах подробно описаны некоторые типичные рецептуры, режимы отверждения и физические свойства эпоксидных систем, отвержденных этими ангидридами.

Метилнадик-ангидрид (NMA) - жидкость, совме-П1,аюшаяся при комнатной температуре с жидкими и имеющими низкую точку плавления эпоксидными смолами. Рецептуры, использующие NMA, имеют длительные пределы жизнеспособности и низкую вязкость.

Таблица 3-16

Составы с додецил-Янтарным ангидридом [Л. 3-11]

Таблица в-П

Свойства смесей, отвержденных додецнл-янтарным ангидридом по табл. 3-16 [Л. 3-11]

ОтвержденныеПродукты имеют светлую окраску, превос-.ходные электрические свойства, высокую теплостойкость и низкую усадку.

В табл. 3-12 приведены две рецептуры смесей из жидких эпоксидных смол, отвержденных NMA. Отвержденные отливки этих смол обладают свойствами, nojia-занными в табл. 3-13.

Гексагидрофталевый ангидрид (ННРА) - твердое вещество с низкой температурой плавления (35°С), jro применение дает литьевые смолы, обладающие 6ojjee низкой теплостойкостью, чем смолы с NMA, и обычно используется там, где NMA не является абсолютно Необходимым. Типичная рецептура приведена в табл. 3-14.

Свойства эпоксидных отливок с применением этой рецептуры указаны в табл. 3-15.

Додецил-янтарный ангидрид (DD.SA). Додецил-ян-тарный ангидрид (DDSA) - жидкость, используемая для приготовления твердых, но более эластичных отвержденных залив.очных смол. Эластичность, вероятно, объясняется длиной алифатической цепи ангидрида. DDSA, по-видимому, не оказывает раздражающего влияния на кожу. Типичные рецептуры с использованием DDSA приведены в табл. 3-16. Свойства отвержденных смол по этим рецептурам показаны в табл. 3-17.

ПРОЗРАЧНЫЕ ЗАЛИВОЧНЫЕ ЭПОКСИДНЫЕ СМОЛЫ

При заливке смолами часто бывает желательно получение прозрачного, как стекло, материала для заливки деталей, просматриваемых после заливки. Вообще говоря, использование заливочных смол, отверждаемых без давления, каковы полиэфирные или эпоксидные, весьма желательно для заливки просматриваемых деталей, так как с помощью этих смол можно более удобно и экономично получить такие изделия. Этому препятствовала главным образом высокая усадка, особенно у полиэфирных смол без наполнителя; в результате большинство залитых деталей растрескивалось из-за усадки смолы. Эпоксидные смолы не так склонны к растрескиванию, но их применение ограничивается их окрашенностью. Нередко удавалось получить очень чистые, прозрачные, как стекло, эпоксидные смолы, которые теряли свою прозрачность после введения отвердителей. Если даже удается получить прозрачную бесцветную смесь, то готовая деталь обычно становится коричневой и темной, так как цвет меняется в процессе отверждения под влиянием температуры.

В настоящее время имеются несколько видов прозрачных эпоксидных смол, которые с успехом могут быть использованы для производства прозрачных изделий. Фирма Dow Chemical Co. выпускает прозрачную заливочную смолу D. Е. R. 332 [Л. 3-14]. Она применяется с бесцветными, мало экзотермичными отвердителями, такими как ксилилендиамин (выпускается фирмой Oronite Chemical Со). Фирма Marblette Corp. также производит для продажи прозрачную, как CTeiyio, смолу

под маркой Maraglas {Л. 3-15]. Она выпускается в упаковке которая содержит прозрачный отвердитель; ее рекомендуют отверждать за 16 ч при температуре 63- 71° С, благодаря чему обеспечивается образование прозрачного, как стекло, конечного продукта. Сообщается, что он обладает 90%-ной светопропускаемостью. Физические свойства этого материала показаны в табл. 3-18.

Таблица 3-18

Свойства прозрачной эпоксидной смолы Maraglas [Л. 3-15]

Свойства

Значение

Вязкость исходной смолы, пз...........

Свойства отвержденной смолы:

плотность, ZJCM...............

прочность при сжатии, кГ1см.........

твердость по Роквеллу............

прочность при растяжении, кГ/см.......

* . температура деформации, °С..........

коэффициент преломления п^ .........

потери при износе по Таберу (колесо Cs-17,

вес 500 г, 5 ООО циклов), г...........

диэлектрическая проницаемость (1 ООО гц) . . .

tgS (1 000 гц).................

1,16 1 100

М95 1 440 88

1,55

0,012

4 0,02

Низкая вязкость этого материала обеспечивает минимум воздушных пузырей. Он имеет жизнеспособность 10 ч и остается жидким в течение нескольких часов при температуре отверждения (52-71° С). Этот длительный период жидкого состояния способствует также удалению воздуха, давая лучшую гарантию отсутствия воздушных пузырьков и получения бесцветного прозрачного отлитого изделия.

ЦИКЛОАЛИФАТИЧЕСКИЕ ДИЭПОКСИДЫ

Эти смолы представляют собой группу эпоксидных материалов, не содержащих фенольных колец, которые свойственны большинству . выпускаемых в производственном масштабе эпоксидных смол. По этой причине ДИЭПОКСИДЫ фактически не подвержены влиянию ультрафиолетовых лучей. Помимо того, они обладают превосходной стойкостью к тепловой деструкции и окислению