Физико-механические характеристики базальтопластиков на основе базальтовых нитей разных производителей

Страница 1

В настоящее время проблема получения армированных пластиков на основе термостойких, прочных и химически стойких волокон из недефицитного и дешевого сырья становится важнейшей. Базальтовые нити (БН) из природного минерала базальта обладают высокими прочностными и упругими характеристиками, электроизоляционными свойствами, термостойкостью и химической стойкостью, особенно к действию щелочных сред [1].

Учитывая перспективность БН, кафедра химической технологии Саратовского государственного технического университета с 2002 г. концентрирует свои научно-технические исследования на армировании полимерных композиционных материалов (ПКМ) базальтовыми волокнами. На данном этапе исследований и разработок нами используются комплексные базальтовые нити БН-У производства Беличевского завода (Украина), БН-К (Красноярска), БН-Б (Брянска) и БН – 1 и БН – 2 (НИИ «Графит», г.Москва).

Получение ПКМ на основе БН проводится по интеркаляционной ресурсосберегающей технологии (ИТ). Сущность процесса поликонденсационного наполнения заключается в том, что для формирования полимерной матрицы пропитка нитей осуществляется не фенолоформальдегидной смолой (традиционный способ), а смесью мономеров – фенола с формальдегидом и катализатором NaОН. Речь идет о принципиально новом процессе взаимодействия полимерное связующее - армирующая нить, основанного на интеркаляции (внедрении) смеси мономеров в структуру нитей с последующим синтезом олигомеров в виде ультратонких полиструктур в порах, дефектах, трещинах и на поверхности нитей [2]. Такие БП по сравнению с аналогами, полученными по традиционной смесевой технологии (путем пропитки готовой фенолоформальдегидной смолой), характеризуются повышенными физико-механическими характеристиками (табл.1).

Таблица 1

Сравнительные характеристики ПКМ, полученных по ИТ и традиционному способу на базальтовых нитях различных производителей

Вид

наполнителя (длина 120 мм)

Твердость по Бринеллю,

Нв,

МПа

Разрушаю-щее напряжение при изгибе,

σиз,

МПа

Разрушающее напряжение при сдвиге,

σсд,

МПа

Удельная ударная вязкость, ауд., кДж/м2

Плотность,

ρ, кг/м3

Водопоглощение при 2- часовом кипячении, W, %

БН-У

475/418

450/364

18/15

313/270

2146/1940

0,25/0,33

БН-Б

510/484

640/520

20/16

342/295

1887/1680

0,04/0,05

БН-К

503/440

600/482

14/11

329/280

1717/1575

0,06/0,08

БН-1

203/180

422/340

12/10

190/165

1935/1700

0,33/0,55

БН-2

196/175

192/161

7/6

154/132

1511/1280

0,44/0,70

Примечание: в знаменателе - базальтопластик, полученный традиционной пропиткой нитей готовой смолой

Анализ полученных экспериментальных данных (табл.1) свидетельствует, что физико-химические и механические свойства БП, полученных ИТ, выше для ПКМ на основе базальтовых нитей брянского и красноярского производства. В целом по физико-химическим и механическим свойствам базальтопластики на основе БН разных производителей образуют ряд: БН-Б > БН-К > БН-У > БН-1 > БН-2.

Эти результаты послужили основанием для изучения методом ИКС взаимодействия БН с фенолформальдегидным связующим в процессе формирования БП (см. рисунок).

Обобщая полученные по ИКС данные (см. рисунок), можно сделать следующий вывод: поскольку изменения в ИК-спектрах всех образцов наблюдаются в области валентных и деформационных колебаний ОН-групп (3440-3400 см-1), молекул кристаллизационной воды (2960-2820 см-1), поверхностных гидроксилов базальтовых волокон [O3 Si - OH ]3- (2390-2340 см-1), то взаимодействие с ними фенолформальдегидного связующего осуществляется преимущественно посредством ОН-групп. Поверхность БН гидратирована и содержащиеся на ней силанольные группы, Si-OH, взаимодействуют с функциональными группами связующего. Силанольные группы обладают способностью катализировать поликонденсацию мономеров. Атом водорода в поверхностных силанольных группах очень подвижен и легко вступает в реакции замещения; он может быть замещен на фенольный радикал, на группу CH2.

Страницы: 1 2

Смотрите также

Титан
...

Алмазы
...

Кремний, полученный с использованием геттерирования расплава
В бездефектной технологии изготовления ИС для уменьшения влияния термодефектов используются ме­тоды пассивного геттерирования примесей в пластинах. К таким методам относятся "внешнее г ...