Связующие. Активные химические группы

1.

Связующие
Малышева Галина Владленовна
доктор технических наук, профессор
МГТУ им. Н.Э. Баумана

2.

АКТИВНЫЕ ХИМИЧЕСКИЕ ГРУППЫ
Уретановая
C
C
Фенольная
Эпоксидная
Эфирная
O
Гидроксильная
Карбоксильная
Винильная
-Si-Si-Si-Si-O-Si-O-Si-O-
Аминная
Силаны
Силоксаны
Ангидридная

3.

Компоненты связующего
Основные компоненты
Олигомер (или смесь
олигомеров)
Вспомогательные компоненты
Ингибитор или стабилизаторы
(деструкции, коррозии,
биоразложения и др.)
Антипирен
Катализатор
(ускоритель)
Отвердитель
Тиксотропные
добавки
Растворитель (или
смесь растворителей)
Фотостабилизатор
Пластификатор
ПАВ
Вещества для
увеличения липкости

4.

ЭПОКСИДНЫЕ СВЯЗУЮЩИЕ
CH3
CH3
H2C CH CH2 [OC6H4 C C6H4 O CH 2 CH CH2 ]nO C6H4 C C6H4 O CH2 CH CH 2
O
CH3
O
CH3
OH
Преимущества
1. Возможность получать смолы в жидком и
твердом состоянии;
2.
Способность отверждаться в широком
диапазоне температур;
3. Хорошие конфикционные свойства;
4. Высокие адгезионные свойства;
5. Хорошие механические и диэлектрические
свойства;
6. Значительная химическая стойкость к
действию воды, кислот и щелочей.
Недостатки
1. Высокая хрупкость;
2. Высокий коэффициент линейного
расширения (65 10-6 1/град);
3. В процессе отверждения, как
правило, имеет место
экзотермическая реакция,
сопровождающая сильным
разогревом;
4. Низкая теплостойкость (как
правило, не более 200ºС).

5.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЛИЧЕСТВА ОТВЕРДИТЕЛЯ
M0
g
Э
Мэ
Количество отвердителя g устанавливается расчетным путем, исходя
из молекулярных весов отвердителя М0 и молекулярного веса
эпоксидной группы Мэ (он равен 43) и количества эпоксидных групп Э.
Величина g получила название стехиометрический коэффициент или
эквимолекулярное отношение и именно его значения приводятся в
технической документации на отвердители для эпоксидных смол.
Количество отвердителя на 100 мас.ч. эпоксидной смолы =
стехиометрический коэффициент количество эпоксидных
групп
Количество отвердителя = 0,5 (стехиометрический коэффициент для аминного
отвердителя) 20 (количество эпоксидных групп в смоле ЭД-20) = 10 мас.ч.

6.

ВЛИЯНИЕ КОЛИЧЕСТВА ОТВЕРДИТЕЛЯ
Триэтилентетраамин (ТЭТА)
Зависимость разрушающего
напряжения при растяжении (1) и
времени гелеобразования (2) от
содержания отвердителя

7.

СМОЛА (ОЛИГОМЕР) ЭД-20
эпоксигруппа (оксирановая) или α окисный цикл
C
C
O
ЭПОКСИДИАНОВЫЕ СМОЛЫ
CH3
O
C
O CH2 CH CH2
CH3
OH
n
Наиболее распространенная технология получения эпоксидных смол состоит в
поликонденсации эпихлоргидрина глицерина и дифенолпропана в щелочной среде. За
рубежом дифенолпропан называется – бисфенол-А, в России он называется – дианом
(по фамилии русского ученого Дианина, который впервые его синтезировал в 1891 г.). А
эпоксидные смолы, синтезированные из этих материалов получили название
эпоксидиановые и носят маркировку ЭД.

8.

МАРКИ ЭПОКСИДНЫХ СМОЛ
Смола ЭД-20
O
H
C
H
C
H
C
O
2
2
C
H
3
O
H
C
H
3
C
O
C
H
C
H
C
H
O
2
2
C
C
H
3
n
O
O
C
H
C
H
C
H
2
2
C
H
3
Обычно n изменяется в пределах от 1 (для низкомолекулярных эпоксидных смол) до 8
(для высокомолекулярных).

9.

ОТВЕРДИТЕЛИ ДЛЯ ЭПОКСИДНЫХ СМОЛ
Отвердители, требующие нагрева
связующего
Отвердители не требующие нагрева
связующего
Ангидриды
(малеиновый,
метилтеррагидрофталевый МТГФА,)
Низкомолекулярные полиамидные смолы;
Амиды (дициандиамид,
Смеси аминов
Амины (триэтаноламин,
триэтаноламинтитанат ТЭАТ,
диаминодифенилсульфон )
O
C
H
H
C
H
2 C
2
N
O
C
H
H
C
H
2C
2
C
H
2
C
H
H
C
H
2 C
2
O
N
- ангидридные (малеиновый, фталевый,
C
H
C
H
C
H
2
2
диметилтетрагидрофталевый);
O
Тетраглицидилметилдианилин
O
H2N
S
Отвердители подразделяются на:
NH2
O
Диаминодифенилсульфон (ДАДФС):
- аминные (полиэтиленполиамид,
дициандиамид, диэтилентриамин,
гексаметилендиамин), т.е. азотсодержащие
соединения (комнатная температура);
- амидные (низкомолекулярные полиамидные
смолы, Л-20).

10.

Отверждение аминами
амины (первичные, вторичные)
CH
CH
CH2
H N H
O
CH
R
CH2
O
поликонденсация
CH2
O
OH
CH
H N H
CH2
CH
O
амины (третичные)
R3N: + H2C CH
O
CH
OH
CH2 N
R
CH2 N
CH2 CH
OH
CH2 CH
OH
полимеризация
+
R3N CH2 CH
O
+
R3N CH2 CH
O
CH2 CH
O
+ H2C CH
O
Отвердители образуют
поперечные сшивки между
макромолекулами смолы

11.

КРИТЕРИИ ВЫБОРА ОТВЕРДИТЕЛЯ
При выборе отвердителя следует учитывать:
1. Технологические возможности предприятия (оборудование и
помещения) для проведения процесса отверждения (температура,
время, давление);
2. Процесс отверждения не должен сопровождаться значительным
экзотермическим перегревом, относительно температуры
отверждения;
3. Температура отверждения должна обеспечивать требуемую
усадку: малую – для связующих и клеев; большую – для
герметиков);
4. Температура отверждения должна позволять обеспечивать
отверждения в максимально короткие сроки;
5. Длительность процесса отверждения должна обеспечивать
получения максимальных механических характеристик.

12.

СВОЙСТВА ЭПОКСИДНЫХ СВЯЗУЮЩИХ НА
ОСНОВЕ СМОЛЫ ЭД-20 И РАЗЛИЧНЫХ
ОТВЕРДИТЕЛЕЙ
Свойства
Типы отвердителей
Алифатические
амины
Ароматические
амин
Ангидриды
Фенольные
смолы
Теплостойкость по
Мартенсену, С
75…95
120…175
140…190
120…170
Относительное
удлинение, %
2…4
2…5
0,5…1
0,5…2,5
2350
3900
2700
3200
2150
3800
2500
2700
40
60…90
80…90
50…70
, МПа
120…230
130…170
120
150…220
èçã
90…100
100…160
140
60…110
E1 , МПа
E1 , МПа
, МПа
Изгиба, МПа

13.

АКТИВНЫЕ РАСТВОРИТЕЛИ
Активные разбавители выполняют в связующем две функции:
• являются растворителем, поскольку хорошо совмещаются с эпоксидными
смолами и уменьшают ее вязкость;
• являются отвердителями, поскольку непосредственно участвуют в
процессе его отверждения.
Наиболее распространенные активные разбавители:
1) Глицидиловые эфиры алифатических гликолей (например, диэтиленгликоль ДЭГ);
2) Эфиры поликарбоновых кислот ;
3) Моноглицидиловые эфиры
(Лапроксиды).
Диглицидиловый эфир
Моноглицидиловый эфир

14.

КРИТЕРИЙ РАСТВОРИМОСТИ
Критерий (или параметр) растворимости .
По величине судят о возможности или невозможности растворения связующего, т.е
образования истинного (термодинамически устойчивого) раствора.
Чем меньше разница в параметрах растворимости компонентов , тем больше
вероятность образования устойчивого раствора. В идеале 1 = 2
Растворители и полимеры
10-3 , (Дж/м 3)0,5
Ацетон
20,2
Вода
46,4
Октан
15,1
Эпоксидная смола
21,8
Полиэтилен
15,9

15.

Зависимость разрушающего напряжения при изгибе (1) и
температуры стеклования (2) от содержания триэтиленгликоля

16.

Пластификаторы
Пластификаторы − вещества изменяющие вязкость, увеличивающие
подвижность надмолекулярных структур.
Преимущества от введения
пластификатора
Недостатки от введения
пластификатора
1. Увеличение эластичности
(уменьшение хрупкости);
1. Снижение термостойкости;
2. Увеличение жизнеспособности;
3. Снижение электрической
прочности и повышение
диэлектрических потерь;
3. Повышение морозостойкости;
4. Снижение исходной вязкости.
2. Снижение прочности;
4. Увеличение влагопроницаемости.
Основные пластификаторы для эпоксидных смол: дибутилфталат; полиэфиры (МГФ-9);
растительные масла; жирные кислоты; низкомолекулярные смолы; каучуки. В качестве
пластификаторов используют высококипящие малолетучие жидкости. Для любого
пластификатора и олигомера существует предел совместимости (< 30%).

17.

Пластификация полимеров
Пластификация – это способ модификации полимеров, связанный с введением с
них низкомолекулярных веществ.
Способы введения
пластификаторов
В мономер
В олигомер
Задачи пластификации:
- Облегчение условий переработки
путем регулирования температуры
текучести;
- Повышение эластичности и
соответственно ударной прочности
связующего.
В полимер
Пластификатор работает как смазка,
облегчая подвижность структурных
надмолекулярных образований. В этом
случае сила трения уменьшается с
увеличением вязкости
пластификатора.
Пластификатор не
совместим с полимером

18.

Пластификация полимеров
Механизмы пластификации
Молекулярная пластификация
(система изменяется на
молекулярном уровне)
Пластификатор совместим с
полимером и в результате
ослабляются силы
взаимодействия между
молекулами. Эти
пластификаторы получили
название – активные
разбавители (глицидиловые
эфиры, например ДЭГ-1)
Структурная пластификация
(система изменяется на уровне
надмолекулярной структуры)
Пластификатор не совместим
с полимером. Эффект
пластификации связан с его
распределением между
надмолекулярными
структурами, что облегчает
перемещение сегментов
макромолекул. Используются
каучуки и термопласты.

19.

Катализаторы
Катализаторами называют вещества, проводящие к ускорению химической
реакции. В отличие от отвердителей, катализаторы непосредственно в
химическую реакцию не вступают.
Одними из наиболее известных катализаторов применяемых при производстве
полимеров являются катализаторы Циглера-Натта TiCl3 + AlRnCl3-n
За эти катализаторы Циглер и Натт были удостоены Нобелевской премии (1935 г.).
Для эпоксидных олигомеров катализаторы используются редко. Как
правило их вводят в уже готовые составы в тех случаях, если требуется
существенно ускорить процесс отверждения.
Трис(диметиламинометил)фенол – ускоритель отверждения эпоксидных
олигомеров.

20.

Антипирены
Антипирены вводят в связующие для придания им негорючести или
способности к самозатуханию.
В России нормами летной годности самолетов (НЛГС) и новыми
Авиационными правилами (АП), которые соответствуют правилам США FAR26, установлены следующие параметры пожаробезопасности:
- горючесть (определяют путем воздействия пламени горелки и
определении времени тления ПКМ после удаления источника зажигания 840º
С. Также определяются потери массы, максимальные размеры обугленного
участка, время необходимое для воспламенения, скорость распространения
пламени по образцу);
- дымообразование (определяют интенсивность светового потока через
задымленное пространство в герметичной камере);
- тепловыделение при горении (образец подвергают воздействию теплового
потока и помещают в камеру через которую с заданным расходом
продувают воздух (около 40% людей в случае аварийной посадки гибнет от
термических травм).

21.

Пути снижения горючести ПКМ
Уменьшение прихода тепла на ПКМ достигается за счет:
- увеличения теплопотерь;
- уменьшения теплоты горения;
- понижения температуры пламени путем разбавления его негорючими
продуктами термодеструкции (должно имеет место образование
карбонизированного, т.е. трудногорючего коксового остатка).
Требования к антипиренам:
1. Разложение антипирена под действием пламени должно происходит с
поглощением тепла (т.е. должна иметь место эндотермическая дегидротация,
которая происходит за счет выделения воды. Для Al(OH)3 количество воды
составляет 34,6%);
2. Разложение антипирены должно происходить с выделением негорючих газов;
3. На поверхности ПКМ должно иметь место образование теплозащитного слоя
пенококса.

22.

Тиксотропные добавки
Тиксотропные добавки вводят в олигомеры, если требуется придать им
способность удерживаться на вертикальной поверхности и не стекать с нее.
Самые распространенные тиксотропные добавки: аэросил (коллоидная SiO2),
бентонит (тонко измельченный оксид алюминия), силикат алюминия.
Тиксотропные добавки, такие как аэросил, снижают эластичность и ухудшают
теплостойкость.
В США используют жидкие тиксотропные добавки, которые представляют собой
соединения цинка или кальция под общим торговым названием Ircogel. В отличие
от аэросила, их введение не приводит к увеличению вязкости.

23.

Поверхностно-активные вещества (ПАВ)
ПАВ вводят в состав связующего только в том случае, если требуется повысить
его смачивающую способность и текучесть. Если ПАВ вступают в химическую
реакцию с олигомером, их называют реакционноспособными.
Их основное преимущество – уменьшать остаточные напряжения.
Их основной недостаток – уменьшать адгезионную прочность.
ПАВ (один или несколько разных типов), как правило, входят в состав аппрета.
ПАВ всегда входят в состав клеевых материалов, которые используются для
склеивания под водой (ремонт судов). Именно благодаря ПАВ такие клеевые
материалы способны проникать через слой коррозии и ее при склеивании
можно не удалять.

24.

Вещества, повышающие липкость
Липкость – это способность связующего мгновенно образовывать
контакт с твердой поверхностью. Их добавляют в связующее только в
том случае, если требуется обеспечить прочность при отслаивании или
расслаивании. Для препрегов существует специальный метод
испытания – определения их липкости.
При производстве шин – это требование одно из самых важных.
Для резинокортных изделий в качестве веществ, повышающих липкость
используют натуральные каучуки. Для клеев применяют полиэфирные
смолы. Для резиновых клеев, например, 88, также используют канифоль.
Клеи, чувствительные к давлению – это обычные липкие клеи. Чаще всего их
изготавливают на основе сополимеров бутилметакрилата с метакриловой
кислотой.

25.

МОДИФИЦИРОВАННЫЕ ЭПОКСИДНЫЕ
СВЯЗУЮЩИЕ
Среди модифицированных смол наибольшее применение нашли:
- эпоксидно-кремнийорганические, поскольку у них увеличена тепло- и
термостойкость и увеличена стойкость к радиационному облучению;
- эпокси-полиэфирные, поскольку они имеют самые высокие сроки хранения
от 6 мес до 1 года и имеют высокую стойкость к атмосферному старению;
- эпокси-фенольные, поскольку они имеют высокую термо- и
теплостойкость.
Эпокси-полиэфирные краски
(архитектурные)
Эпокси-фенольные лаки для защиты
холоднокатанной листовой стали (жесть)
Эпокси-фенолные покрытия
для гелькоутов

26.

ЭПОКСИ-ПОЛИСУЛЬФОНОВОЕ СВЯЗУЮЩЕЕ
(РАСПЛАВНОГО ТИПА) ДЛЯ КЛЕЕВЫХ
ПРЕПРЕГОВ КМКС и КМКУ
Динамическая вязкость,
Па*с
Влияние полисульфонов
различного строения
на вязкость эпоксидного
связующего
5000
4000
3000
2000
1000
0
0
50
100
Температура, 0С
ПСФФС-50
ПСК-1
150
ПСФФ-70
ПСФФ-40
Физико-механические свойства клеевых связующих марок ВСК-14
Наименование
показателя
Марки связующих
ВСК-14-1
ВСК-14-2
ВСК-14-2м
ВСК-14-3
ВСК-14-4,
ВСК-14-4м
ВСК-14-5м
ВСК-14-6
Прочность при сдвиге,
МПа, при температуре,
°С:
20
80
150
175
32,0
29,0
-
34,4
21,6
-
38,0
32,0
-
23,0
17,0
-
22,6
19,0
29,0
26,0
-
32,0
28,0
-

27.

МИКРОСТРУКТУРЫ ЭПОКСИПОЛИСУЛЬФОНОВОЙ
МАТРИЦЫ
5 мас.% полисульфона (ПС)
10 мас. % ПС
20 мас. % ПС
15 мас. % ПС
27

28.

Свойства стеклопластиков
Новолачный олигомер DEN водился в смолу ЭД-20 в количествах от 0 до 70%.

29.

Свойства стеклопластиков и углепластиков на основе
эпоксидных (ВЭС) и цианэфирных (ВСТ) связующих

30.

Свойства углепластиков, изготовленных на связующем
ЭДТ-69Н(М)
Пористость ПКМ оказывает влияние на весь комплекс их физико-механических свойств. При
пористости углепластиков 3-4% их прочность при межслоевом сдвиге снижается в 2 раза.
Стандартами США изделия авиационного назначения с пористостью >2% должны быть
забракованы.

31.

Пористость рефлектора из углепластика на основе
эпоксидного связующего

32.

Влияние остаточных напряжений на погрешность формы
деталей из ПКМ на основе эпоксидной матрицы

33.

ФЕНОЛЬНЫЕ СВЯЗУЮЩИЕ
Лео Хендрик
Бакеланд
7 декабря 1909
года

34.

ФЕНОЛОФОРМАЛЬДЕГИДНЫЕ (ФФ) СМОЛЫ
OH
новолак
OH
CH2
H
(новолачные олигомеры)
n=4-8
n
OH
CH2
CH2
OH
CH2
HO
CH2
резол
CH2
OH
( резольные олигомеры)
CH2
CH2
OH

35.

ФЕНОЛОФОРМАЛЬДЕГИДНЫЕ (ФФ) СМОЛЫ
ФФ смолы
ФФ смолы образуются в результате химической реакции между
фенолом и формальдегидом и в зависимости от их соотношения
подразделяются на
Резолы
(образуются при избытке
формальдегида)
Новолаки
(образуются при избытке
фенола)
Процесс отверждения
происходит при температуре
150…170 С без отвердителей
Процесс отверждения
происходит с использованием
отвердителей (чаще всего
уротропина при температуре
160 С.

36.

ФЕНОЛОФОРМАЛЬДЕГИДНЫЕ СМОЛЫ
Преимущества фенолоформальдегидных смол:
1) Относительная высокая обратимая деформация (до 8%);
2) Высокая теплостойкость (до + 250 С);
3) Большой сухой остаток (кокс) до 40%.
4) Отсутствие конфикционной липкости после высыхания;
5) Высокая когезионная прочность.
Недостатки фенолоформальдегидных смол:
1) Низкая адгезионная прочность;
2) Высокая усадка;
3) Отверждение идет по реакции поликонденсации с выделением воды;
4) Отверждение идет по экзотермической реакции (т..е. с выделением тепла).
Области
применения:
1) Для модификации эпоксидных смол при производстве
теплостойких связующих;
2) В качестве связующего при производстве изделий из ДСП.

37.

ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ
Н
порошкообразный
А
минеральные вещества:
графит, слюда, асбест
природные материалы:
речной песок
органические вещества:
древесная мука
производство
профильных изделий, ширпотреба,
электротехнических изделий
П
О
Ф
Л
Ф
Н
С
И
Т
листовой
волокнистый
Е
бумага
ткани
древесный шпон
целлюлоза
стеклянное волокно
базальтовое волокно
асбест (длинноволокнистый)
производство мебели, конструкционные и
электроизоляционные материалы
производство
изделий повышенной прочности при
истирании, кручении, статическом изгибе;
химической аппаратуры;
конструкционных изделий
Л
Ь
газ (порофоры)
•твердые вещества + к-та
•низкокипящие углеводороды
•органические вещества
производство тепло- и звукоизоляции,
заполнитель в изделиях, подвергающихся
вибрации

38.

Свойства стеклопластиков (ткань Т-64) на основе
фенольного связующего ВСФ-16М

39.

ПОЛИЭФИРНЫЕ СВЯЗУЮЩИЕ
• 1894 г.
Форлендер – получил первые ненасыщенные
полиэфиры полиэтиленмалеинат и полифумарат
• 1937 г.
Бредлей нашел, что ненасыщенные полиэфиры
способны переходить в отвержденное состояние за счет
наличия в них двойных связей
• 40 г.
XX века
полиэфиров
мономерами
свойств
открытие способности ненасыщенных
сополимеризоваться
с
виниловыми
с получением ценных конструкционных
Процесс отверждение происходит:
по радикальному механизму в присутствии перекисей, Т=80÷150oC
или
в присутствии соединений, склонных к кето-енольной таутомерии,
например, фенилацетальдегида, дезоксибензоина и др.
или
в присутствии ионных катализаторов, например, TiCl4, SnCl2, BF3

40.

СОСТАВ ПОЛИЭФИРНОГО СВЯЗУЮЩЕГО
Наименование
Функция
Ненасыщенный
Основное полимеризующееся вещество
полиэфирный
олигомер
Растворитель- Снижает вязкость и сополимеризуется с
основным веществом
мономер
Инициатор
Ускоритель
Обеспечивает процесс полимеризации
смолы
(перекиси бензоила, метилэтилкетона и
циклогексила, гидроперекись изопропилбензола)
Обеспечивает высокую скорость
полимеризации и возможность вести
процесс при комнатной температуре
Типичное содержание в
смоле
65-70%
25-30%
1,5-8%
1,5-6%
(соли кобальта: нафтенат и октоат кобальта)
Ингибитор
Не позволяет полимеризоваться смоле в
процессе хранения
(гидрохинон)
0,05%

41.

ОТВЕРЖДЕНИЕ ПОЛИЭФИРНЫХ СВЯЗУЮЩИХ
отверждаются
1. при комнатной температуре (холодное отверждение) или
при 50-150 oC (горячее отверждение)
2. без приложения давления
3. без выделения летучих и др. побочных продуктов
4. с небольшой усадкой
• ММ= 300-5000
• легко окрашиваемые в любые цвета
• вязкие жидкости
• обладают высокой прочностью
• твердостью
• износостойкостью
• отличными диэлектрическими
свойствами
• высокой химической стойкостью
• имеют низкую стоимость
• горючи
• светло-желтого до темнокоричневого цвета
• в основном аморфны
• теплостойки
Отечественные товарные НПЭС
НПЭС марок ПН - растворы в стироле
НПЭС марок ПН-609-21М и др. – растворы в диметакриловом эфире триэтиленгликоля
(ТГМ-3)

42.

КРЕМНИЙОРГАНИЧЕСКИЕ СВЯЗУЮЩИЕ
1930-е годы
Андрианов – синтез полиорганосилоксанов
Неорганические главные цепи
Полиорганосиланы
-Si-Si-Si-
Полиорганосилазаны
-Si-N-Si-N-Si-
Полиорганосилтианы
-Si-S-Si-S-Si-
Полиорганосилоксаны
-Si-O-Si-O-Si-O-
Полиэлементоорганосилоксаны
-О-Si-O-Э-O-Si-O-
Органо-неорганические главные цепи
Полиорганоалкиленсиланы
-Si-(CH2)n-Si-
Полиорганоалкиленсилоксаны
-Si-(CH2)n-Si-O-SiSi
Si
Si
Si O Si
Полиорганофениленсиланы
Полиорганоариленсилоксаны
Органические главные цепи
Полиалкенилсиланы
-CH2-CH(SiH3)-CH2-CH(OSiR3)-

43.

КРЕМНИЙОРГАНИЧЕСКИЕ СВЯЗУЮЩИЕ
другие названия: кремний-органические, силиконовые каучуки, силиконы
СВОЙСТВА
• прозрачную бесцветную легко растекающуюся желеподобную массу без запаха и вкуса, ММ =
(3÷8)·105 , Мw/Мn= 3-5
• химическая инертность,
• высокая эластичность до 800 % (даже после 20 лет службы),
• стойкость к ультрафиолетовому излучению,
• широкий диапазон рабочих температур –60°С до +300°С,
• прекрасная адгезия ко всем строительным материалам,
• широкая цветовая палитра

44.

СВОЙСТВА
• химически инертный нетоксичный продукт без запаха и вкуса
• в полностью довулканизованной резине не растут грибы, плесень, бактерии, микроорганизмы
• основное свойство – термостойкость (обычная температура, при которой они
эксплуатируются, равна 180°С)
• упруги при низких температурах (приблизительно до –60°С)
• устойчивы к старению под влиянием атмосферных факторов
• устойчивы к ультрафиолету, озону и радиации
• устойчивы к водным растворам солей, 3%-ному раствору перекиси водорода, разбавленным
неорганическим кислотам и основаниям, растительным маслам, аммиаку и влажному хлору
• быстро разрушаются под действием концентрированной серной, плавиковой кислоты и
сернистого газа
• поглощают при нормальной температуре приблизительно 1% воды
• воздухопроницаемость при 25°С составляет (8÷20)·10-7 см3/см2·с·атм
• теплоизоляционные свойства достаточно высокие,
• обладают хорошей огнестойкостью и самозатуханием, в течение нескольких минут выдерживая
действие температур до 500°С
• гемосовместимы, легко стерилизуются и не раздражают окружающие ткани
• имеют высокую гибкостью полимерных цепей; плотность, близкую к плотности мягких тканей
человека, плохую адгезию практически к любой поверхности

45.

Лестничные полимеры с теплостойкостью до 450 С
Это полимеры со сдвоенной
целью, имеющие регулярную
структуру. По термической,
химической и радиационной
устойчивости они превосходят
линейные полимеры
аналогичного состава. Это
обусловлено тем, что для
разрушения основной цепи
макромолекулы линейного
полимера достаточно разорвать
одну химическую связь, в то
время как для разрушения цепи
лестничного полимера
необходим разрыв двух или
более связей.

46.

Цианэфирные связующие

47.

Цианэфирные связующие

48.

Цианэфирное связующее марки ВСТ-1208
Это связующее обеспечивает
наиболее высокую
долговечность при высокой
влажности.
Температура стеклования до
250 С

49.

Дендримеры
Традиционные полимеры имеют линейное строение, поскольку длина их цепи существенно
превосходит диаметр. В последнее десятилетие были синтезированы полимеры принципиально иного
строения, которое напоминает строение дерева. Такие полимеры называются сверхразветвленными или
каскадными. Те из них, в которых ветвление имеет регулярный характер, называются дендримерами (от
греч. dendron - дерево).
Поскольку рост ветвей макромолекулы во всех направлениях равновероятен, то они уже после 3-4
генераций ветвлений принимают сферической форму.
Образующиеся полимеры являются практически монодисперсными, то есть содержат макромолекулы
одинаковой ММ и размера. Для них характерно жидкокристаллическое состояние.
Высокая степень функциональности создает неограниченные возможности для конструирования новых
наноразмерных структур, модификации поверхности макромолекул с целью придания им ярко выраженных
лиофобных или лиофильных свойств.

50.

Дендримеры
Сферическая структура дендримера
Цилиндрическая структура дендримера
Линейная структура дендримера
Молекулярный пропеллер – автор Петр Крал, Чикаго
(наноразмерное устройство, способное совершать
вращательные движения).
Если лопасти гидрофобны, то молекулы воды будут от
них отталкиваться и пропеллер будет эффективным
насосом для данной жидкости. Если лопасти являются
гидрофильными, то молекулы воды наоборот будут
притягиваться к концам лопастей. Это может
значительно уменьшить прохождение других молекул
вокруг пропеллера и приостановить перекачку воды.

51.

Реакция Дильса-Альдера (Нобелевская премия по химии 1950г)
Реакция Дильса — Альдера
(диеновый синтез) — реакция
циклоприсоединения с
образованием цикла

52.

Основные классы термопластичных материалов, используемых при
производстве дисперсно наполненных полимеров
Назначение
Материалы
Максимальное
значение рабочих
температур , С
Пластмассы
общетехнического назначения
Полиэтилен
Полистирол
Полиакрилат
+80
Пластмассы инженернотехнического назначения
Полиамид
Поликарбонат
Полиацеталь
+150
Конструкционные пластики
Полиимид
Полисульфон
Полиарилат
Фторполимер
+200

53.

Свойства термопластичных связующих
Назначение
Пластмассы
общетехнического
назначения
Материалы и их
теплостойкость
Полиэтилен
+80 С
Свойства
Плотность, кг/м3 900-970
Разрушающее напряжение при растяжении,
МПа 10-20;
Разрушающее напряжение при изгибе, МПа
15-40;
Относительное удлинение, % 70-700
Полистирол
+80 С
Плотность, кг/м3 1000-1100
Разрушающее напряжение при растяжении,
МПа 30-60;
Разрушающее напряжение при изгибе, МПа
50-100;
Относительное удлинение, % 1-3.
Полиметилметакрилат
+80 С
Плотность, кг/м3 1100-1300
Разрушающее напряжение при растяжении,
МПа 10-50;
Разрушающее напряжение при изгибе, МПа
100-120;
Относительное удлинение, % 50-250.

54.

Свойства термопластичных связующих
Свойства
Назначение
Пластмассы инженернотехнического назначения
Материалы
Полиамиды
+150 С
Плотность, кг/м3 1000-1200
Разрушающее напряжение при растяжении,
МПа 50-120;
Разрушающее напряжение при изгибе,
МПа 60-120;
Относительное удлинение, % 80-280
Поликарбонат
+150 С
Плотность, кг/м3 1200-1400
Разрушающее напряжение при растяжении,
МПа 50-70;
Разрушающее напряжение при изгибе,
МПа 80-120;
Относительное удлинение, % 5-120.
Полиформальдегид
Плотность, кг/м3 1400-1450
Разрушающее напряжение при растяжении,
МПа 70-80;
Разрушающее напряжение при изгибе,
МПа 100-120;
Относительное удлинение, % 15-50.

55.

Свойства супер конструкционных
термопластичных связующих
ПФС – полифенилсульфид; ЖКП – жидко-кристаллические полимеры; ПЭЭК – полиэфирэфиркетоны;
ПЭИ – полиэфиримид; ПСФ – полисульфон; ПЭС - полиэфирсульфид

56.

Химическая структура супер конструкционных
термопластичных связующих
Полиарилат