Бис-малеинимид-олигофенолдисульфидное связующее и материалы на его основе

Рис. 1. Зависимость продолжительности пластично-вязкого состояния композиционных материалов от температуры. Соотношение БМИ:: ОФС=1: 0,1 (2), 1: 0,6 (2) и 1: 1,4 (3)

Рис. 2. Зависимость максимального времени отверждения *макс (-?, 1', 1") и максимального напряжения сдвига аМакс (2, 2', 2") от температуры. Соотношение БМИ: ОФС= 1: 0,1 (1, 2), 1: 0,6 (Г, 2') и 1: 1,4 (2", 2")

Рис. 3. Зависимость текучести пресс-композиции от времени вальцевания (соотношение БМИ:: ОФС=1: 0,1). Текучесть определена по стрелке Рашига при 230°

Оценка максимального напряжения сдвига КМ показывает (рис. 2), что интервал температур отверждения, приводящий к получению жесткого при высоких температурах ПИ, находится в области температур 250— 280° (напряжение сдвига достигает 19,5 МПа).

Уменьшение соотношения БМИ: ОФС приводит к снижению максимально достигаемого напряжения сдвига (рис. 2). Уже при соотношении 1: 0,6 эта величина ниже в 3,5 раза, чем для соотношения 1: 0,1, а при 1: 1,4 КМ при температурах отверждения 180—280° представляет собой слабо сшитый пластичный материал.

Из результатов структурно-механического анализа КМ, отвержденных без сдвиговых деформаций, видно (табл. 2), что максимальная жесткость испытуемых образцов при соотношении БМИ: ОФС=1: 0,1 достигает максимального значения (27—29 МПа) уже через 3—5 мин. Уменьшение соотношения БМИ: ОФС в КМ приводит к образованию более редкой пространственной сетки в процессе структурирования, что выражается в снижении жесткости отвержденного КМ в горячем состоянии и его теплостойкости (табл. 2).

Таким образом, для получения теплостойких образцов, по данным пластометрии, наиболее оптимальным соотношением БМИ: ОФС является 1: 0,1, а для переработки КМ выбран следующий режим прессования: 230—250°, а давление 30—35 МПа, время выдержки 3 мин на I мм толщины образца.

Известно, что подготовка пресс-материала вальцеванием оказывает значительное влияние на качество пресс-изделий [12, 13], поэтому было предпринято исследование по определению оптимального режима вальцевания КМ. Оценку проводили определением текучести КМ по Ратлигу [13] при 230° и времени выдержки 3 мин (рис. 3) и определением прочности образцов, отпрессованных на основе пресс-масс с различным временем вальцевания (табл. 3).

Как видно из рис. 3, максимальная текучесть КМ наблюдается при времени вальцевания 15 мин. Появление двух максимумов на кривой текучести обусловлено, по-видимому, протеканием механохимических реакций в процессе вальцевания. Подготовленные при этих условиях образцы хорошо формуются, поверхность образцов гладкая, без вздутий, трещин и сколов, при этом достигаются максимальные физико-механические показатели (табл. 3).

Результаты испытаний, представленные в табл. 3, подтверждают данные пластометрии о том, что температура отверждения должна быть не менее 230°. Так, образцы, отвержденные при 190°, имеют прочность ниже, чем образцы, отвержденные при 230° и требуют дополнительной термообработки для достижения того же уровня прочности, в то время как при

230° происходит полное отверждение образцов, и дополнительной термообработки не требуется. Определение механических характеристик КМ показало сочетание высокой прочности на удар и высокой теплостойкости полученных материалов.

Испытание диэлектрических свойств разработанного КМ показало, что формованные образцы имеют удельное объемное электрическое сопротивление 1,4-1016 Ом-см, удельное поверхностное электрическое сопротивление 1,5 -1016 Ом, тангенс угла диэлектрических потерь 0,013 и электрическую прочность 16,9 кВ/мм.

Таким образом, на основе БМИ и доступного ОФС разработано новое термореактивное связующее, отверждаемое по полимеризационному механизму, свойства которого в широких пределах можно регулировать соотношением сомономеров. На базе этого связующего получены стеклонаполненные композиционные материалы, исследованы режимы их переработки, свойства и установлено, что наибольшую теплостойкость п лучшие физико-механические свойства имеет материал на основе связующего с соотношением БМИ: ОФС=1: 0,1.

Олигофенолдисульфид получали по аналогии с методикой работы [15], полученный продукт характеризуется следующими показателями: т. каплепадения 125°, содержание свободного фенола 1,1%, содержание серы 31%, свободная сера отсутствовала, содержание гидроксильных групп 9%, М=450.

Связующее получали поликонденсацией БМИ и ОФС в смесителе с электрообогревом, имеющим два горизонтально расположенных месильных вала Z-образной формы. Поликонденсацию проводили при 140—150° и перемешивании в течение 25 мин. При этом компоненты загружали одновременно в виде механической смеси измельченных продуктов.