Эпоксидные полимеррастворы для ремонта и защиты строительных изделий и конструкций. Воронков А.Г - 17 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

пространственный каркас из частиц наполнителя и пленочной фазы матрицы, пронизываю-
щий каркас объемной матрицы.
Переход от раздельных кластеров к каркасу происходит за счет объединения и укрупне-
ния малых кластеров. На определенном этапе наполнения весь объем композита пронизыва-
ется одним бесконечным кластером с образованием пространственного каркаса, что приво-
дит к увеличению прочности композита.
На прочность полимерных композитов значительное влияние оказывает дисперсность
наполнителя. Основной величиной при этом является доля удельной поверхности наполни-
теля, приходящаяся на одну его частицу. Увеличение размера частиц наполнителя приводит
к снижению их поверх- ностной энергии, а,
следовательно, и энергии когезии, что и приводит к
снижению прочности композита. С увеличением
дисперсности наполнителя прочность повышается. При
исследованиях композитов с дисперсным наполнителем,
размеры частиц которого близки к размеру кристаллитов
матрицы, установлено, что такие частицы вызывают
уменьшение прочности. Этот эффект объясняется тем, что
при взаимодействии трещины с частицами, соизмеряемыми со
структурными единицами матрицы, они неспособны
создавать протяженные зоны влияния в матрице и тем самым
искривлять и увеличивать длину трещин. К тому же,
чрезмерно высокая дисперсность наполнителя
нежелательна, так как при этом повышается его склонность к агрегированию в сухом виде.
Малые зазоры между частицами препятствуют затеканию полимерного связующего внутрь
агрегатов. В результате при отверждении полимера происходит закапсулирование агрегатов
частиц наполнителя в полимерной матрице, что приводит к понижению механических свойств
полимерных композитов. Зависимость прочности полимерных композитов от среднего разме-
ра частиц наполнителя при постоянном его количественном содержании показана на рис. 6.
Увеличение прочности в значительной мере зависит от степени контакта частиц напол-
нителя с полимерной матрицей. Для обеспечения хорошей адгезии между эпоксидным поли-
мером и наполнителем необходимо образование прочной негидролизируемой химической
связи, т. е. на поверхности наполнителя должны быть группы, способные к химическому
взаимодействию с функциональными группами эпоксидных связующих. Такие группы ха-
рактерны для активных наполнителей (оксиды, силикаты и др.), на поверхности которых на-
ходится покров из гидроксильных групп. Молекулярное взаимодействие между полимером и
наполнителем может протекать по различным механизмам. Основная роль отводится хими-
ческому взаимодействию между активными функциональными группами эпоксидной смолы
и наполнителя с образованием прочных химических связей.
Кроме того, наблюдается существование всего спектра физических связей – от Ван-дер-
ваальсо-вых до водородных, обуславливающих явления смачивания, адгезии и образования
межфазных слоев. Химическое взаимодействие эпоксидных смол с поверхностью наполни-
теля может протекать по нескольким механизмам [11]:
1) реакция поверхностных ОН-групп с эпоксидными группами;
2) реакция поверхностных ОН-групп с отвердителем;
3) реакция поверхностных ОН-групп с ОН- группами полимера;
4) взаимодействие различных поверхностных центров с полимером.
В результате реакции между смолой и полимером возникают в основном прочные хими-
ческие связи типа С–О, которые в значительной степени обуславливают высокую адгезию
эпоксидных полимеров. Однако такие связи легко гидролизируются, что является причиной
малой водостойкости наполненных эпоксидных материалов. При химической модификации
поверхности наполнителя эпоксидная матрица может взаимодействовать с привитыми на по-
верхности наполнителя бифункциональными молекулами с образованием негидролизируе-
мых связей Si–O–Si и C–C, что значительно повышает водостойкость материалов. При взаи-
модействии эпоксидных смол с другими активными центрами, не содержащими ОН-группы,
могут протекать и другие реакции.
d
σ
Рис. 6. Зависимость прочности
полимерных композитов
от среднего размера частиц
наполнителя
σ
d

Страницы