Выбор типа сшивающегося связующего для изготовления материала.

При разработке состава сшивающегося связующего на основе полиэфирных смол необходимо исходить из следующих критериев:

1. Связующее должно иметь высокую жизнеспособность при введенной отверждающей системе;

2. Связующее должно обладать оптимальной вязкостью для обеспечения хорошего заполнения литьевой формы.

3. Реакционная способность смолы не должна превышать оптимального значения, с целью минимизации температуры саморазогрева в процессе отверждения.

Для управления технологическими характеристиками связующего на основе полиэфирных смол используют различные приемы. В состав связующего вводят добавки, позволяющие изменять вязкость системы в зависимости от механического воздействия. В качестве таких добавок применяют оксид кремния, бентонит, замещенные мочевины, сополимеры винилхлорида, винилацетата и т.п.

Кроме таких добавок в состав связующего вводят загущающие добавки-оксиды, гидроксиды и соли двухвалентных металлов. Процесс загущения имеет три стадии: стадию низкого загущающего эффекта, стадию резкого возрастания вязкости и стадию стабильной вязкости.

По скорости нарастания вязкости при загущении можно выделить ряд: MgO> Ca(OH)> CaO> Mg(OH), а по предельной вязкости ряд: MgO> CaO> Ca(OH)> Mg(OH). Положение загустителей в ряду определяется маркой смолы.

На процесс химического загущения сшивающегося на основе полиэфирных смол оказывает существенное влияние ряд факторов: количество загущающей добавки, дисперсность, присутствие активаторов, ингибиторов или регуляторов структурирования, строения ненасыщенного полиэфира, содержание карбоксильных групп, равномерность распределения добавки в объеме.

Одним из основных критериев выбора связующего является его жизнеспособность, т.е. продолжительность пребывания смолы в вязкотекучем состоянии после введения инициирующей системы. Момент перехода композиций в текучее (желеобразное) состояние называется желатинизацией или гелеобразованием. Период с момента введения инициирующей системы до гелеобразования называется временем гелеобразования.

Время гелеобразования зависит от природы и концентрации компонентов отверждающей системы, объема (массы) приготовленного связующего, природы и концентрации ингибиторов, природы и количества наполнителя, воздействия тепловых и электрических полей, излучений, вибраций и т.п. После гелеобразования начинается стадия структурирования, в течение которой композиция имеет частично сшитую структуру, обеспечивающую высокую деформативность. Такое состояние композиции называют резиноподобным, а время его достижения – временем резиноподобного состояния.

Управляя параметрами желатинезации и резиноподобного состояния, удается регулировать технологические и прочностные характеристики композиций.

Скорость сшивки смолы зависит от оптимального состава перекиси, ее количества и температуры.

Для отверждения смолы используют 0, 5-3% инициатора или смеси инициаторов.

Наибольшее применение в практике получили инициирующие системы отверждения, содержащие перекисный инициатор и ускоритель, в качестве которого используют стирольные растворы нафтената кобальта, растворы диметиланилина в стироле и т.п.

Для двухкомпонентных отверждающих систем существует область температур переработки, при которых возможно достижение оптимальных характеристик сшитых связующих. Например, для системы перекись бензола + диметиланилин она составляет 15-30 с, для системы перекись метилэтилкетона + нафтенат кобальта – 20-40 с, гидроперекись трет-бутила + нафтенат кобальта – 60-70 с.

Повышение содержания ионов металла (кобальта) в нафтенате приводит к увеличению его активности.

В состав отверждающей системы и композиции вводят соускорители, которые обеспечивают высокую скорость отверждения даже при отрицательных температурах.

Увеличение скорости отверждения можно достичь при введении в состав связующего солей аммония органических кислот, ацетилацетонов металлов V, Al, Mo, Mn, Fe, Cr, галогенных солей меди и т.п.

При переработке сшивающихся смол необходимо регулировать скорость отверждения, снижая ее как на стадии гелеобразования с целью повышения технологической жизнеспособности, так и на стадии резиноподобного состояния с целью снижения экзотермического эффекта отверждения. Поэтому в состав отверждающей системы вводят замедлители отверждения. В качестве ингибиторов используют воду, спирты и т.п.

В идеальном случае ингибитор обеспечивает длительное хранение растворов полиэфиров в мономерах и необходимую скорость их гелеобразования, но не должен замедлять отверждение и отрицательно влиять на свойства отвержденных продуктов.

Эффективной инициирующей системой, увеличивающей время резиноподобного состояния до 60 мин., является комбинация перекисного и гидроперекисного инициатора, ускорителя с гидрохиноном и дифенилпропаном. Композиции с длительным резиноподобным состоянием (в течение нескольких суток) получают, используя в составе инициирующей системы производные ферроценов.

Существенной проблемой является повышение физико-механических и эксплуатационных свойств полиэфирных связующих. В чистом виде связующие на основе полиэфирных смол применяются крайне редко. В состав связующих для повышения служебных характеристик вводят функциональные ингредиенты, которые снижают коэффициент трения, уменьшают износ, повышают прочность, теплостойкость, ударную вязкость и т.п.

Специфика композиций на основе полиэфирных смол состоит в необходимости путем введения наполнителей и модификаторов одновременного управления технологическими и эксплуатационными характеристиками, например, технологической живучестью, временем резиноподобного состояния, прочностью, теплостойкостью.

Важнейшим недостатком связующего на основе полиэфирных смол является нестабильность технологических характеристик и, прежде всего, усадки, которая достигает 6-9%. Усадка связующего главным образом связана с количеством прореагировавших двойных связей насыщенного полиэфира и мономера.

Вклад стирола в усадку достигает 17%, ненасыщенного полиэфира – 3%. В общую усадку большой вклад вносит и термоусадка в процессе охлаждения. Традиционное регулирование усадки путем введения наполнителей для композиций на основе полиэфирных смол малоэффективно.

Для снижения усадки большой эффект дают дисперсные полимеры: полиэтилен, полистирол, полиметилметакрилат. Все наполнители в малоусадочных композициях делят на 4 класса:

n нерастворимые при комнатной температуре в стироле, но набухающие в нем в условиях формования;

n образующие диспергированную фазу в виде эмульсии;

n содержащие кроме термопласта и олигомера ненасыщенный полиэфир;

n полностью растворяющиеся в смоле.

Для снижения усадки в состав связующих на основе полиэфирных смол вводят эластомеры, полиэтилен, полипропилен, стеарат цинка, перманганат калия и окись алюминия, мел в сочетании с полистиролом и поливинилацетатом.

Эффективным методом снижения усадки является одновременное введение дисперсного полиэтилена и кремнийорганических жидкостей. Для повышения износостойкости композиции на основе полиэфирных смол применяют различные наполнители и модификаторы: графит, дисульфид молибдена, фторопласт-4, порошки металлов и их оксидов. Однако традиционные наполнители снижают коэффициент трения и повышают износостойкость материала только при больших степенях наполнения (20-40 масс%), что существенно снижает их технологические и прочностные характеристики. Более эффективным приемом оказывается введение в состав композиций легкоплавкого полимера в сочетании с сухой смазкой и смазочным маслом.

Хороший эффект достигается при введении в сшивающее на основе полиэфирных смол марки ПН-1 стеклоткани и железного порошка. Для повышения износостойкости в сшивающее рекомендовано вводить полипропиленовые и полиамидные волокна. Материал с хорошей износостойкостью получают при модифицировании смолы карбонатом кальция, стекловолокном и политетрафторэтиленом. Износостойкость связующих повышает волокно из поливинилового спирта.

Абразивостойкие материалы получают при наполнении связующего на основе полиэфирных смол порошкообразным полиэтиленом и стекловолокнистым наполнителем [1, 21, 22].

Выводы:

1. Наиболее эффективным связующим для разработки абразивосодержащего материала являются ненасыщенные полиэфирные смолы.

2. Технологические преимущества ненасыщенных полиэфирных смол по сравнению с другими видами сшивающихся связующих заключаются в следующем:

n возможность регулирования технологической живучести:

n возможность формования изделий методом свободной заливки;

n возможность создания композиций с малой регулируемой усадкой.

3.   Эксплуатационные преимущества ненасыщенных полиэфирных смол заключается в следующем:

n возможность управления прочностными и триботехническими свойствами в широких пределах;

n возможность изготовления изделий сложной геометрической формы и больших размеров.

4. При создании композиционного материала для обработки металлических поверхностей необходимо:

n подобрать отверждающую систему для регулирования времени гелеобразования и резиноподобного состояния;

n подобрать абразивный наполнитель с максимальной способностью абразивного действия по отношению к металлам;

n разработать состав со стабильным и низким значением усадки.

 

Уникальность кремня

Непознанный кремень

Много лет и немало совместных усилий понадобится ученым разных направлений науки для познания кремня – камня, который своими уникальными свойствами положил начало человеческой цивилизации. Не одно тысячелетие длился каменный век, на всем протяжении его кремень оставался непревзойденным материалом для изготовления орудий труда, наконечников для копий и стрел и т.п. Более поздние цивилизации продолжали использовать кремень для производства глазурей, силикатных эмалей, шлифовальных порошков и др. Более четырех столетий кремень исправно служил для поджига пороховых зарядов в пушках и ружьях. Кремневые жернова для помола зерна позволяли получать муку с отменными выпечными и вкусовыми свойствами [16].

В конце 70-х годов XX столетия А.Д.Малярчиков обнаружил, что при естественном воздухообмене, температуре окружающей среды выше +4⁰С, вода при контакте с кремнем приобретает неожиданные свойства и может сохранять их неопределенно долгое время (с кремнем или без него) в закрытом сосуде. Кроме того, при тех же условиях в течение нескольких суток биологически заселенная вода восстанавливает свои питьевые свойства.

⇐ Предыдущая12345678Следующая ⇒

Поделиться: