реферат, рефераты скачать Информационно-образоательный портал
Рефераты, курсовые, дипломы, научные работы,
реферат, рефераты скачать
реферат, рефераты скачать
МЕНЮ|
реферат, рефераты скачать
поиск
Композиционные материалы на основе полибутилентерефталата и его сополимеров

Композиционные материалы на основе полибутилентерефталата и его сополимеров

Композиционные материалы на основе полибутилентерефталата и его сополимеров


Композиционные материалы


Современные условия развития таких отраслей промышленности как авто-, авиа-, кораблестроение, космическая техника требуют использования прогрессивных видов композиционных материалов. Полимерные композиционные материалы – важный по своему значению класс конструкционных материалов, особенностью которых является способность к большим деформациям в широком диапазоне температур, стойкость к износу, высокая прочность и др.

Для разнообразного применения ПБТ в промышленности требуются формовочные композиционные материалы с определенными свойствами, которые достигают за счет модификации базовых марок ПБТ. Для этого имеются разносторонние возможности: сополимеризация с 5-25% мономера придает ПБТ гибкость, смеси с каучуком и термопластами повышают ударную вязкость или устраняют коробление, что важно при литье деталей с металлической арматурой; введение стекловолокна повышает жёсткость и теплостойкость.

Исследованы физико-механические свойства полибутилентерефталата, модифицированного высокодисперсной смесью железа и его оксидом низшей валентности (Fe/FeO). Отмечается, что введение небольших количеств модификатора (0,1%) в частично кристаллический ПБТ влечет за собой значительные изменения физико-механических свойств композиций на основе ПБТ и смеси Fe/FeO.

 

Ударопрочные композиционные материалы


Сообщается о термопластичном композиционном материале, из которого получают материалы с повышенными значениями ударной вязкости и прочности при изгибе и растяжении, содержит 50-90 ч. ПБТ, 0,6-2,5 ч. поливинилбутираля, 10-30 ч. неорганического наполнителя. Композиционный материал может содержать 0,1-0,25 ч. диангидрида пиромеллитовой кислоты [35].

Для повышения ударной вязкости ПБТ в него добавляют 6-20% модификатора, который является синергической смесью (10:1-1:1:15) полимера, содержащего звенья акрилонитрила и бутадиена, и тройной сополимер этилена, низших алкилакрилатов и мономера, содержащего гетероциклы с атомами кислорода в качестве гетероатома. Композиционный материал имеет ударную вязкость по Шарпи (образцы с надрезом) ³25кДж/м2 [36].

Для изготовления ударопрочных формованных изделий с улучшенной химической стойкостью, применяемых в производстве принтеров для ЭВМ, факсимильных и электрокопировальных аппаратов, видеокамер, магнитофонов, видео - или компактдисков, смешивают 25-90% привитого сополимера, синтезируемого прививкой 30-90ч. смеси 40-80 % винилароматического мономера и 0-40 % сополимеризуемого винильного мономера на 10-70 ч. стирольного каучука, 10-75% ПБТ и 0-45% неорганического наполнителя [37].

Композиционные материалы с улучшенными ударной вязкостью и эластичностью, используемые при изготовлении различных деталей автомобилей, электронных и электротехнических приборов, получают, смешивая 100ч. полимерного компонента, содержащего 70-98% ПБТ с логарифмической вязкостью 0,5-1,3 (равномолярная смесь PhOH и тетрахлорэтана, 1г/дл, 30°) и 30-2% полиамида, содержащего 100-80% звеньев на основе алифатических диаминов (АДА), тере- и изофталевой кислоты при их молярном соотношении 20:80-80:20 и 0-20% звеньев на основе лактанов (ЛК) и/или АДА и алифатических дикарбоновых кислот (АДК) и, возможно, 1-40ч. модифицированного олефинового полимера, приготовленного прививкой на полиолефин (гомо- и сополимеры этилена, пропилена, бутена), 0,01-2% a,b-ненасыщенных карбоновых кислот (моно- или дикарбоновые кислоты С3-12) или их производных (ангидриды, эфиры с одноатомными спиртами С1-29) и имеющими модуль упругости при изгибе 100-15000кг/см [38].

Полимерный композиционный материал с высокой ударной вязкостью при низких температурах и хорошей стойкостью к бензину, на изделия из которой можно наносить однослойные покрытия, содержит: 10-40 % ароматического поликарбоната с молекулярной массой 10000-100000; 40-85 % ПБТ; 4,5-25 % эластомера из полибутадиена и привитого на него полистирола; 0,5-10ч. полиолефина, например, полиэтилена или сополимера этилена с пропиленом. 100ч. такого композиционного материала смешивают с 1-10ч. газовой сажи [удельная поверхность. ПВ³150 м/г; абсорбируемость масла не менее 500мл/100г] [39].

Композиционные материалы с улучшенной ударопрочностью [40] содержат поликарбонат, полибутилентерефталат и функционализированный сополимер алкилметакрилата, бутадиена и винилароматических соединений, получаемый следующим образом. Первоначально формуют внутренний слой полибутадиена. На нём синтезируют средний слой из сополимера винилароматических мономеров и алкил-метакрилатов. Внешний слой изготовляют из сополимера алкилметакрилатов и винильных мономеров с функциональными группами.

Полиэфирный композиционный материал с ударной вязкостью по Изоду (образцы с надрезом) не менее 54,4 кГс×см/см при -20° состоит из (%) 60-90 ПБТ и 10-40 модифицированного блок-сополимера, содержащего не менее 95% гидрированного сопряженного диена с остаточным содержанием ненасыщенности не более 2% и 1,5-5% привитых звеньев соединений, имеющего a, b-ненасыщенные связи и не менее 1 эпоксидной группы (глицидилакрилат, и обладающего разветвлённой звездообразной структурой) [41].

Термопластичные полиэфирные композиционные материалы с улучшенными ударопрочностью, устойчивостью к изгибам, термостабильностью и формуемостью содержат 100 ч. термопластичного ПБТ, 3-80 % полиметилметакрилата, полистирола или сополимера этилена и глицидилметакрилата [42].

Композиционный материал с улучшенной ударной прочностью, химстойкостью и прозрачностью содержит 1-30% ПБТ, по 20-60% поликарбоната-1 и поликарбоната-2, отличающегося от поликарбоната-1 наличием мостикового звена в виде алкилзамещеного пентана или гексана [42].

Сообщают о получении и результатах изучения композиционного материала на основе ПБТ с сополимером этилена, пропилена и нонборнена. Установлено, что с увеличением доли сополимера до соотношения 1:0,15 повышается ударная вязкость (на образцах с надрезом) в 10 раз по сравнению с ПБТ – сополимер и в 23 раза в сравнении с одним ПБТ. В этом случае ударная вязкость повышается с 0,6 до 0,9 кДж/м, а с сополимером повышается с 0,6 до 60кДж/м. Улучшается морфология композиционного материала при соотношении компонентов 90-10, т.к. частицы эластомера мельче (0,8 мкм вместо 2,5 мкм у ПБТ-сополимер), и фазы связаны прочнее, границы фаз размытые [43].

Полиэфирный композиционный материал, дающий формованные изделия с улучшенной перерабатываемостью, ударной вязкостью и устойчивостью окраски при нагревании получают добавлением к 100 ч. полиэфирного состава, состоящего из 55-95 ч. полиэтилентерефталата и 45-5 ч. полибутилентерефталата (ПБТ), 1-30 ч. талька со средним диаметром частиц 1-10 мкм [44].

Термопластичный композиционный материал, перерабатываемый в изделия с высокой ударной вязкостью, жесткостью, прочностью и стабильностью размеров, содержит 50-90% ПБТ с характеристической вязкостью 0,3-1,5 при 30°С; 5-40% модифицированного полиолефина с индексом расплава 0,1-50 при 230° и 5-40% поликарбоната на основе бисфенола и карбонатного мономера. В качестве модифицированного полиолефина использовали полиэтилен, полипропилен или сополимер этилена и пропилена, модифицированный прививкой 0,05-15% от полиолефина ненасыщенным мономером, имеющим глицидилоксигруппу, и 0,01-2% ненасыщенного мономера с СООН- или ангидридной группой [45].

 

Огнестойкие композиционные материалы


Композиционный материал с низкой горючестью и стойкостью к утечке тока получают из 84,5 % ПБТ, 10 % декабромдифенилэтана, содержащего 82% Br, 5 % Sb2O3 (плотность 5,2-5,8г/см), 0,5 % тетрастеарата пентаэритрита, 0-70 % обычных добавок. Из композиционного материала отливают детали для электроники, электротехники: цоколи ламп, штекеры, корпуса конденсаторов, реле, рефлекторы, катушки, щиты для защиты выключателей и др. [48].

Термопластичный литьевой композиционный материал содержит: ненаполненный ПБТ; 5-20% термопластичной эпоксидной смолы, состоящей из бромарильных повторяющихся звеньев; 2-20% поликапролактона (молекулярная масса 10-200 тыс.) и 2-7% соединения сурьмы (синергическая добавка к эпоксидной смоле). Из композиционного материала отливают различные изделия с пониженной горючестью [55].

Показано, что введение стекловолокна в композиционный материал на основе ПБТ приводит к снижению его кислородного индекса и повышению горючести. Установлено, что антипирен (смесь бромированного органического вещества и Sb2O3) более эффективен в стеклонаполненном ПБТ, чем в ненаполненном полимере. Отмечено также, что введение антипирена приводит к увеличению времени воспламенения и к повышению концентрации дымовыделения и оксида углеродов при горении материалов [56].

Трудновоспламеняемый композиционный материал содержит (А) сополимер на основе ³ 60% ПБТ и /или бутилентерефталата, (Б) 2-25 % Br –содержащего эпоксисоединения, (В) 2-15 % антипирена на основе Sb и (Г) 0-70 % неорганического наполнителя. Компонент Б состоит из смеси 100 ч. модифицированной Br –содержащей (³ 20%) эпоксидной смолы на основе бисфенола формулы


ОСН2СНСН2[OC6H3(Bri)C(Me)2C6H3(Bri)OCH2CH(OH)CH2]n OC6H3(Bri)C(Me)2C6H3(Bri)OCH2CHCH2O,


где i=1-4, n=0-40, и/или продукта полной или частичной блокировки её концевых глицидильных групп, и 0,1-50 ч. производного полиалкиленового эфира Br-cодержащего бисфенола формулы


НО(R)lOC6H3(Bri)Y C6H3(Bri)O(R)mOH,


где R-остатки этилен-, изопропилен-, бутиленоксидов, i и m=1-5, Y-CH2, C(Me)2,SO2, O, S или С(О). В качестве компонента В применяют соединение формулы


(NaO)pSb2O5 ×qH2O, где p=0,4-0,9, q=0-4 (кристаллизационная вода) [49].


Для получения трудно воспламеняющихся плёнок с улучшенной прозрачностью, не выделяющих токсичных галогенсодержащих газов при контакте с открытым пламенем, используемых в качестве защитных плёнок для труб из нержавеющей стали на атомных электростанциях, смешивают 100ч. ПБТ (марки ВТ-1500) или /и эластомерного сложного сополиэфира, содержащего бутилентерефталатные и другие алкилентерфталатные звенья, при их соотношении 3:7-7:3, 0,1-54; не менее 1 поглотителей УФ-лучей, выбранных из 2-(2–гидрокси-5-метилфенил)бензотриазола, 2-гидрокси-4-н-доде-цилоксибензо-фенона, этил-2-циано-3,3¢-дифенилакрилата, 2,4-ди-трет-бутилфенил-3¢,5¢-ди-трет-бутил-4¢-гидроксибензоата, а также обычно не более 100ч. неорганического наполнителя [Mg(OH)2, Al(OH)3,Ca(OH)2, CaCO3, тальк, гидротальцит] и перерабатыают на экструдерах с кольцевой или Т-образной насадкой в изделия толщиной 10-500мкм [50].

Композиционные материалы с улучшенными огнестойкостью, механическими и диэлектрическими свойствами, в частности, ударопрочностью, используется для изготовления деталей электронной аппаратуры, содержат 25-93,5% термопластичных полибутиленовых полиэфиров (ПБТ), 1-30% органических гаогенсодержащих антипиренов, 5-60 % неорганического наполнителя (тальк, глина, стеклянные частицы, порошки и хлопья) и 1-10% фосфатов формулы


А2Р(О)[ОROP(O)(A)]m А(1),


где А- ароматический радикал формулы С6Н3-nR1n, n = 0-3, R и R1 –cоответственно ди- и моновалентный алифатический С1-20, ароматический С6-18 радикалы, m =1-30 [46].

В работе [47] предложен огнестойкий композиционный материал на основе ПБТ и смеси (галогенированного бензолсульфоната формулы


SO3YC6H4(X)a, г


де X – Cl, Br, Y – Na, K, а=1-5, 3 и полифосфата аммония формулы (NH3PO4)n, где n ³ 50.

Фирмой DSM Engineering разработан новый тип огнестойкого ПБТ стеклоармированного марки Arnite. Его отличает низкая вязкость расплава, хорошая текучесть, быстрое и более полное заполнение формы и гораздо меньший цикл формования изделий, а так же низкие усадка и коробление. Сверхвысокая текучесть Arnite позволяет снизить давление заполнения формы расплавом на 20%, а цикл формования сократить на 15%. Разработаны композиции, армированные 15 и 30% стекловолокна марок соответственно ТV 4 230 SNF и TV 2 260 SNF, в том числе содержащие до 50% вторичного полимера, что заметно снижает стоимость готовых изделий. Применяют их в конструкциях ЭВМ, компьютерной технике и других электронных системах при создании низковольтной аппаратуры. Высокая прочность и жёсткость новых марок ПБТ делает возможным использование их в различных конструкционных изделиях [57].

Огнестойкие термопластичные формовочные композиционные материалы в качестве основного компонента содержат А) 30-80% термопластичного сложного полиэфира и Б) 20-70% смеси из карбонатов металлов 2 главной подгруппы периодической системы, например, смеси из б1)Mg-Ca-карбоната общей формулы MgxCay(CO3)x+y× mH2O, где x и y=1-5, x/y³1 и m>0, и б2) основного Mg-карбоната общей формулы Mgn(СО3)v(ОН)2n × WН2О, где n=1-6, 6>v>0 и W³0, при соотношении б1:б2=1:1-3:1. Композиционные материалы отличаются высокой огнестойкостью при хорошем сочетании диэлектрических и механических свойств. Их применяют для получения волокон, плёнок и формованных изделий, например, в автомобильной промышленности, для корпусов электрических приборов и в строительстве [51].

Огнестойкий композиционный материал с улучшенными стабильностью при переработке, механическими и электрическими свойствами, изделия из которого имеют незначительные включения газов, содержит 100 ч. ароматического полиэфира, например, ПБТ, 1-60 ч. органического бромсодержащего соединения с содержанием брома ³ 20% и молекулярной массой ³ 450 и 1-50 ч. Sb2O3, 10% которого имеют кристаллическую ромбическую структуру [52].

Самозатухающий ПБТ марок Vestodur X7347 (неармированный) и Х7348 (30% стекловолокна) содержит антипирен, который не мигрирует на поверхность, и добавки, которые не вызывают коррозию металлических частей перерабатывающего оборудования. В состав нового материала не входит полибромированный дифениловый эфир. Материалы Vestodur имеют следующие свойства (Х7347/Х7348): модуль упругости 220/9000 МПа, ударную вязкость по Изоду (образцы с надрезом) 13/18 и 7,5/12 кДж/м соответственно при температуре 23° и -30°, твёрдость по Шору 78/80Д, деформационную теплостойкость 60/210° (1,8 МПа), объёмный индекс расплава 50/8см /10мин (250°, 2,16 кГ), огнестойкость V-0/V-0, усадка 1,8-2,2/1,5-1,8% соответственно в продольном и поперечном направлениях [53].

Термопластичную формовочную массу, содержащую 32,5-74,5 % полиалкилентерефталата, 5-20 % пентабромбензилакрилата, 0,5-7,5 % трехокиси сурьмы и 10-40 % армирующего наполнителя (стекловолокно) используют для изготовления изделий с высокими стойкостью к образованию токопроводящих следов и негорючестью. В качестве полиалкилентерефталата применяют полиэтилентерефталат, ПБТ или их смеси [54].

Наполненные композиционные материалы

а) Стеклонаполненные композиционные материалы

Uitradur S – новый частичнокристалличный ПБТ фирмы BASF, модифицированный аморфным акриловым эфиром акрилонитрилстирола и армированный стекловолокном. Имеет удовлетворительную формоустойчивость, низкую плотность и хорошее качество поверхности. Из Ultradur S 4090G6 можно изготавливать, например, автомобильные зеркала заднего вида без обычных металлических несущих деталей [58].

Фирмой BASF получен новый тип стеклоармированного ПБТ, содержащего 50% стекловолокна, имеющего модуль упругости 19 ГПа (по сравнению с 3 ГПа для ненаполненных марок) и успешно заменяющего металлы в различных несущих и ответственных конструкциях [59]. Исследовали влияние стекловолокна на механические свойства композиционных материалов на основе смеси ПБТ/полиэтилен (высокой плотности) (80:20). Содержание стекловолокна в композиционный материалах меняли в пределах 10-30%(вес.). Для улучшения взаимодействия на границе раздела фаз полимерных компонентов применяли иономер сополимер этилена с метакриловой кислотой. Смеси получали на одношнековом экструдере при 250-260°. Исследование микроструктуры композитов показало, что переработка уменьшает длину стекловолокна с 4,5мм до 1,2мм (при экструзии) и даже до 0,8 мм (при литье), причём уменьшение длины стекловолокна возрастает при увеличении степени наполнения композиционного материала: ориентация стекловолокна вдоль направления течения увеличивалась при росте скорости сдвига и степени наполнения композита. Применение иономера – компатибилизатора ухудшало свойства композиционный материалов из-за снижения напряжений на границе материалов с ростом степени наполнения увеличивалась, но эффективность возрастания модуля упругости при этом снижалась. Ударопрочность композиционных материалов уменьшалась при испытаниях без надреза, но при испытаниях с надрезом в присутствии иономера-компатибилизатора несколько увеличивалась. Сделан вывод, что увеличение совместимости смесей, наполненных стекловолокном, не приводит к улучшению механических характеристик композиционных материалов [60].

Изучали влияние методов переработки повторно измельченного композиционного материала на основе ПБТ, содержащего стекловолокно марки Е. После обрботки рециклата соответствующим силаном он обладает такими же механическими свойствами, как и исходный композиционный материал. Литьевое и экструзионно-компрессионное формование способствует хорошей связи матрицы с волокном и его равномерному распределению, обуславливает более высокую прочность при растяжении, чем компрессионное формование. Последнее приводит к неупорядоченной ориентации волокна и уменьшению связи стекловолокна с полимерной матрицей, что ведёт к снижению прочности при растяжении, но к улучшению ударной вязкости. Для исследования использовали плиты из композиции, содержащей ПБТ и 35% стекловолокна (длинного), измельчённые до частиц 1-12мм, обработанные силаном Z-6040 с глицидоксигруппами и Z-6032 с винилбензил - и аминогруппами. На рециклат наносят соответственно 1,5 и 0,5% силана в виде раствора в метаноле. В результате исходный композиционный материал с 35% стекловолокна, рециклируемые и обработанные Z-6040 и Z-6032 и необработанные рециклируемые композиционные материалы, перерабатываемые литьём под давлением при 250-263° (температура сопла 271°, температура формы 93°) имеют соответственно прочность при растяжении 126,4; 114; 131 и 112 МПа, после экструзионно – компрессионного формования 99; 84; 97; 89МПа, ударную вязкость литьевых образцов с надрезом 86,115, 85 и 93,7Дж/м и после компрессионного формования 93, 243, 208 и 202 Дж/м [61].

Страницы: 1, 2



© 2003-2013
Рефераты бесплатно, рефераты литература, курсовые работы, реферат, доклады, рефераты медицина, рефераты на тему, сочинения, реферат бесплатно, рефераты авиация, курсовые, рефераты биология, большая бибилиотека рефератов, дипломы, научные работы, рефераты право, рефераты, рефераты скачать, рефераты психология, рефераты математика, рефераты кулинария, рефераты логистика, рефераты анатомия, рефераты маркетинг, рефераты релиния, рефераты социология, рефераты менеджемент.