Влияние модифицирования кремнийорганическими олигомерами на теплофизические, механические и структурные характеристики полимерного композиционного материала на основе фенолформальдегидного связующего
Введение
Развитие современной техники требует новых конструкционных материалов, превосходящих по своим прочностным свойствам традиционные такие, как железобетон, металл, дерево. К наиболее перспективным относят полимерные материалы – стеклопластики – благодаря их высокой прочности, небольшой плотности и хорошим диэлектрическим свойствам [1].
В частности, стеклопластики широко применяются как в России, так и за рубежом для изготовления радиопрозрачных обтекателей и укрытий приемо-передающих радиотехнических комплексов для авиакосмической, морской, сухопутной техники гражданского и специального назначения [2].
Поскольку техника специального назначения требует от полимерных композиционных материалов все более высоких температур эксплуатации наряду с сохранением оптимальных прочностных и диэлектрических свойств, остро встает вопрос разработки новых полимерных матриц или модифицирования имеющихся. На сегодняшний день из всего спектра отечественных полимерных смол, имеющих относител
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 3
ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 6
1.1 Полимерные композиционные материалы радиопрозрачных обтекателей летательных аппаратов 6
1.2 Связующие на основе эпоксидных смол 7
1.3 Связующие на основе кремнийорганических смол 11
1.4 Связующие на основе ненасыщенных полиэфирных смол 12
1.5 Связующие на основе полиимидных смол 14
1.6 Связующие на основе фторопластов 15
1.7 Связующие на основе фенолформальдегидных смол 16
1.8 Способы повышения термостойкости 22
ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 26
2.1 Объекты исследования 26
2.2 Получение образцов 26
2.3 Методы исследования 27
2.4 Способ модификации поверхности полимерного композиционного материала 30
ГЛАВА 3. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ 33
3.1 Исследование свойств фенолформальдегидного связующего ФН 33
3.2 Исследование физико-технических характеристик стеклопластика на основе связующего ФН, в том числе и с модифицированным кремнийорганическими олигомерами 38
ВЫВОДЫ 50
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 51
ПРИЛОЖЕНИЯ 57
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1 Бондалетова Л.И., Бондалетов В.Г./ Полимерные композицион-ные материалы (часть 1): учебное пособие – Томск: Изд-во Томского поли-технического университета, 2013. - 118 с.
2 Радиопрозрачные изделия из стеклопластиков/ Гуртовник И.Г., Соколов В.И., Трофимов Н.Н., Шалгунов С.Г. – М.: Мир, 2002. - 368 с.
3 Застрогина О.Б., Синяков С.Д., Серкова Е.А./ Материалы на ос-нове фенолформальдегидных олигомеров резольного и новолачного типов (обзор). Часть 1.Труды ВИАМ № 10. –2021. -58-66.
4 Qiang Wei, Wei-hong Wang. International Journal of Adhesion and Adhesives. Properties of phenol formaldehyde resin modified with silane couplingagent (KH550). – International Journal of Adhesion & Adhesives – 2018. -166-172.
5 Shan Li, Hao Li, Zheng Li, Heng Zhou, Ying Guo, Fenghua Chen, Tong Zhao. Polysiloxane modified phenolic resin with co-continuous structure. – Polymer – 2017. -217-222.
6 Ивахненко Ю.А., Варрик Н.М., Максимов В.Г./ Высокотемпера-турные радиопрозрачные керамические материалы для обтекателей антенн и других изделий авиационной техники (обзор). Часть 1.Труды ВИАМ № 5. –2016. -36-43.
7 Дяденко М.В., Гелай А.И./ Радиопрозрачные материалы на основе титаносиликатных стекол// Стекло и керамика – 2017 – № 8 – С 15-20.
8 Степанов П.А., Атрощенко И.Г., Стародубцева Н.И., Шуткина О.В., Мельников Д.А./ Разработка высокотемпературных композиционных материалов теплозащитного и радиотехнического назначения. Перспектив-ные материалы № 10. –2014. -17-21.
9 Jigang Wang, Nan Jiang, Haiyun Jiang. Effect of the evolution of phenol-formaldehyde resin on the high-temperature bonding. – International Journal of Adhesion & Adhesives – 2009. -718-723.
10 Чурсова Л.В., Панина Н.Н., Гребенева Т.А., Кутергина И.Ю./ Эпоксидные смолы, отвердители, модификаторы и связующие на их основе – СПб.: Профессия, 2020. - 576 с.
11 Кочнова З.А., Жаворонок Е.С., Чалых А.Е./ Эпоксидные смолы и отвердители: промышленные продукты – М.: ООО «Пэйнт-Медиа», 2006. - 200 с.
12 Мошинский Л.Я./ Эпоксидные смолы и отвердители – Тель-Авив: Аркадия Пресс Лтд., 1995. -40-142.
13 Крыжановский В.К., Кербер М.Л., Бурлов В.В., Паниматченко А.Д./ Производство изделий из полимерных материалов – СПб.: Профессия, 2008. – 453 с.
14 Иржак В.И. / Эпокс
Новолачные смолы, или новолак, – термопластичные, а значит растворимые и плавкие, линейные или слаборазветвленные олигомеры. Получают реакцией поликонденсацией при большом избытке формальдегида (мольные соотношения фенол: формальдегид = 1:2–2,5), в качестве катализатора используют сильные кислоты [34].
Источник: [33]
Рисунок 8 – Реакция поликонденсации фенола с формальдегидом в кислой среде с образованием новолачной фенолформальдегидной смолы, где n = 5-10
По внешнему виду новолачная смола имеет полупрозрачный вид, цвет от светло-коричневого до темно-коричневого. Молекулярная масса составляет 450–800 г/моль, плотность около 1,2 г/см3. Новолачная смола имеет способность многократно плавиться и снова затвердевать, имеет хорошую растворимость в спирте и многих органических растворителях [34].
Жидкая новолачная смола при температуре 150–200 ºС переходит в неплавкое и нерастворимое состояние в отс