Аппретирование

Проблемы, связанные с состоянием поверхности раздела, свойственны не только композитам с металлической матрицей. Для улучшения состояния поверхности раздела в стеклопластиках стеклянные волокна подвергают аппретированию. Известно, что оптимальное аппретирование является нелегким компромиссом между рядом требований, таких, как защита отдельных нитей от механических повреждений, хорошая связь стекла с полимером, сохранение этой связи в условиях эксплуатации, особенно в присутствии влаги. Оптимизация состояния поверхности раздела в композитных материалах с металлической матрицей требует, по-видимому, аналогичных компромиссных решений. Требования к поверхности раздела в металлических композитных материалах не менее жестки, чем для стеклопластиков. Так, уже упоминалась химическая несовместимость многих сочетаний матрица — волокно вследствие как недостаточной, так и излишней реакционной способности (в первом случае имеются в виду системы, где механическая связь компонентов не достигается из-за отсутствия соот- [c.12]

В композитах с металлической и полимерной матрицами имеется много общих проблем, связанных с поверхностью раздела. Например, аппретирование в стеклопластиках обеспечивает образование переходной зоны между упрочнителем и матрицей. С другой стороны, можно убедиться в том, что для применяемых на практике металлических композитов характерно подобное же изменение свойств при переходе через поверхность раздела. Если компоиенты полностью нерастворимы, химически инертны и не смачиваются, то в композите отсутствует связь, обеспечивающая необходимые свойства. Модифицирование поверхностей в таких композитах с целью создания связи приводит к появлению градиента состава в той зоне, где формируется связь. Из этих соображений вытекает следующее определение поверхности раздела, предложенное в первой главе [c.78]

Настоящая книга является одним из 8 томов энциклопедического издания Композиционные материалы . В ней рассматриваются Практически все аспекты исследования внутренних поверхностей раздела в полимерных композитах, армированных традиционными стекловолокнами, а также борными и углеродными волокнами. Читатель найдет в книге описание современных методов исследования поверхностей раздела, анализ основных теорий аппретирования и адгезии полимерных матриц к упрочнителям. Впервые опубликованы сведения о химии поверхности высокомодульных и высокопрочных волокон бора и углерода и химии поверхности раздела в армированных ми композитах. [c.4]

Реакционная способность силанов по отношению к органической составляющей композита. Чтобы обеспечивать хорошее связывание составляющих композита по поверхности раздела и тем самым улучшать передачу напряжений от матрицы к упрочнителю, необходимо также знать факторы, обусловливающие адгезионную связь между силаном и полимером. Для объяснения эффективности силанов в повышении адгезии аппретированного стекловолокна к полимеру предложены следующие механизмы адгезионной связи [c.145]

Б. Контрольная система на основе аппретированного С-силаном стекловолокна и глины [c.150]

Несмотря на большое количество работ по адгезии полимеров к минеральным наполнителям, в настоящее время нет общепринятой теории адгезии и теории аппретирования. Любая удовлетворительная теория адгезии должна объяснять разнообразные экспериментальные данные и рассматривать следующие вопросы [c.182]

Изучение ориентации жидких кристаллов на поверхности аппретированных силанами минеральных наполнителей [20] позволило предположить, что ориентация может распространяться и на полимерную фазу. Ориентация жидкого кристалла зависит от природы силана, эффективность которого определяется pH раствора, соответствующего изоэлектрической точке поверхности. [c.193]

В работе [30] полиэфирные стеклопластики были изготовлены на основе стеклянного волокна, аппретированного силанами различной полярности, которую оценивали по их параметрам раство- [c.193]

Ш — термообработанное стекло 11 —аппретированное стекло. [c.198]

Влияние аппретирующей обработки наполнителей силанами изучалось отдельно для каждой полимерной системы. В полимерном композите может быть равномерно распределено только ограниченное количество стеклянного наполнителя. Изучались образцы, состоявшие из 5 г стекла и 30 г смолы. Показано, что то уменьшение тепла, выделяющегося при отверждении полиэфирных и эпоксидных смол, которое имеет место за счет контакта смолы с наполнителем при аппретировании стекла силанами, как правило, частично компенсируется (табл. 8). [c.203]

Аналогичным образом были исследованы высоконаполненные композиты, изготовленные на основе полиэфирных смол, отверждаемых перекисью бензоила или перекисью метилэтилкетона с добавкой кобальта и содержавших аппретированные силанами микросферы из А-стекла (табл. 9). При обработке стекла силанами скорость и экзотермический эффект отверждения смолы возраста- [c.203]

ЭКЗОТЕРМИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ ОТВЕРЖДЕНИЯ ПОЛИЭФИРНОЙ СМОЛЫ, НАПОЛНЕННОЙ СТЕКЛЯННЫМИ МИКРОСФЕРАМИ, АППРЕТИРОВАННЫМИ [c.204]

ИЗМЕНЕНИЕ МАКСИМАЛЬНОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ ЭКЗОТЕРМИЧЕСКОЙ РЕАКЦИИ ОТВЕРЖДЕНИЯ ЭПОКСИДНОЙ СМОЛЫ, НАПОЛНЕННОЙ ДВУОКИСЬЮ КРЕМНИЯ. АППРЕТИРОВАННОЙ СИЛАНОМ ) [c.205]

Активированные, олеофилизированные наполнители пластмасс, резин, пластичных смазок органокомплексы глин аппретированные волокна и ткани для 1 омпозицион-ных армированных материалов носители неподвижной фазы в газовой и газо-жидкостной хроматографии носители ферментов в технологии биокатализа [c.21]

Усовершенствование упрочненных термопластов. Эксплуатационные качества упрочненных термопластов определяются свойствами полимера только в случае композитов на основе найлона, для армирования которых могут быть использованы стеклянные волокна того же размера, что и для эпоксидных смол. Существующие силановые аппреты применяются для упрочнения связи термопластов с непрерывным стекловолокном и, как правило, непригодны для материалов, армируемых дискретными волокнами в процессе л-итья под давлением. Для оптимального армирования те1р(мопластов стекловолокном необходимо исыкаиие новых аппретов и совершенствование технологии аппретирования. [c.10]

Другой способ называется аппретированием. В этом случаестеклянные волокна первоначально замасливаются в процессе их [c.12]

В отличие от аппретов все замасливатели содержат компоненты, ослабляющие связь между полимерной матрицей и смолой. Кроме того, для обработки волокна необходимо меньшее количество (в вес. %) аппрета, чем замасливателя. Предел прочности моноволокна после аппретирования ниже, чем моноволокна после замасливания. Тем не менее предел прочности композитов с аппретированными волокнами часто оказывается выше предела прочности композитов, армированных замасленными волокнами. В расчете на единицу веса стекловолокна производство замасленных волокон дешевле, чем производство аппретированных. При выборе способа обработки волокна учитываются различные факторы и часто приходится выбирать между свойствами композитов и стовмостью их изпотавления. [c.13]

Для определения влияния влаги на стекло и связь между ним и аппретом Воган и Макферсон [50] выдерживали термообработанную и аппретированную силаном стеклоткань в течение 12 недель в атмосфере с относительной влажностью 95% при 38°С. Установлено, что после такой выдержки свойства эпоксидных слоистых материалов, армированных данными тканями, несколько ухудшаются. Ряд эпоксидных препрегов, изготовленных на одинаковой стеклоткани, но различно обработанных, выдержива- [c.27]

В табл. 3 приведены данные о пределе прочности на изгиб слоистого пластика с термообработанной стеклотканью, подвергнутой аппретированию различными составами. При использовании винилтрихлорсиланового аппрета полиэфирные слоистые композиты имеют пределы прочности в сухом и влажном состояниях [c.31]

Не существует единого мнения относительно того, зависит или не зависит прозрачность (непрозрачность) слоистого пластика из аппретированных волокон от способности их поверхности смачиваться смолой. Визуальные наблюдения показали, что очищенные стекловолокна полностью смачиваются жидкой смолой и полиэфирный композит на их основе очень прозрачен в процессе изготовления и отверждения, но становит1ся мутно-белым после охлаждения. Непрозрачность слоистого пластика обусловлена возникновением мелких трещин в смоле или разрушением адгезионного соединения на поверхности раздела из-за усадочных напряжений и не связана со смачиванием стекла смолой. Хорошая аппретирующая добавка до известной степени предотвращает образование трещин и разрыв адгезионной связи и позволяет получать прозрачный СЛОИСТЫЙ материал. Вообще имеется коррел-я-ция между механическими характеристиками слоистого пластика и прозрачностью композита из аппретированного стекловолокна и смолы. [c.35]

Это приводит к локальному нарушению оптимального соотношения компонентов в результате предпочтительной адсорбции . Считалось, что указанный эффект играет важную роль лишь вблизи поверхности раздела, так как процесс разделения зависит от скоростей диффузии, которые довольно низкие в вязких смолах. Отсюда следует, что аппретирование приводит к образованию на поверхности раздела слоя смолы разной толщины и гибкости. Толщина этого слоя, может быть гораздо больше 100 А. Кроме того, такой слой должен быть пластичным и прочным, чтобы обеопечить релаксацию и эффективную передачу напряжений между волокнами в нагруженном состоянии. Было показано, что как обработанная, так и необработанная поверхность стекла проявляет хроматографические свойства. Сравнивая ИК- опектры (рис. 5 и 6), можно видеть, что использование стекловолокна, об- [c.37]

Стерман и Брэдли [11] впервые исследовали физико-химиче- ские характеристики пленки аппрета, адсорбируемой на поверхности стекловолокна. С помощью электронного микроскопа на репликах, изготовленных по методу Брэдли [2], они изучали степень адгезионного взаимодействия и состояние пленок различных силановых аппретов, нанесенных на волокна Е-стекла. (При этом уста- новлено, что полученный на поверхности волокна слой аппрета 1 толстый (по сравнению с размерами молекул), неоднородный и -склонен к образованию агломератов в пространстве между волок-йами. После экстрагирования аппретированных волокон в аппарате Сокслета в течение 4 ч около 80% нанесенного аппрета удаляется, а оставшаяся часть присутствует в виде островнов . [c.120]

Иоханнсон и др. [5] исследовали стойкость аппретов, наносимых на поверхность волокна Е-стекла, к воздействию на них кипя-пцей воды. При этом установлено, что количество аппрета, остающегося после заданной выдержки на поверхности, пропорционально количеству первоначально нанесенного на нее аппрета. После кипячения 1 г аппретированного волокна Е-стекла в 50 мл воды ее pH возрастает. Методом электронной микроскопии показано, что поверхность необработанного волокна Е-стекла, подвергнутого воздействию кипящей воды в течение 2 ч, претерпевает деструкцию, а кипячение в воде аппретированного волокна приводит к нарушению целостности пленки аппрета. При адсорбции аппрета поверхностью аэрозольного силикагеля (площадь поверхности 410 м /г) последующее кипячение в воде в течение 2 ч вызывает удаление незначительного количества аппрета. [c.128]

Шрейдер и др. [0] сообщили о результатах электронно-микроскопического иследования пирекса, обработанного радиоактивным АП С, а затем подвергнутого кипячению в воде. Полученные при этом снимки аналогичны фотографиям, которые приводятся в работе [5] для Е-стекла, прошедшего такую же Обработку. Они также подобны фотографиям, полученным для аппретированного и экстрагированного горячей водой Е-стекла, где не обнаружено образования значительных раковин [ill]. Скорее наблюдается полное очищение исходной поверхности и наличие остаточных островков покрытия. Очевидно, следует учитывать возможность удаления при обработке тонкого слоя стеклянного субстрата, хотя гидролиз связей стекла с аппретом или связей аппрета с аппретом вблизи стекла является более приемлемой интерпретацией данных электронной микроскопии. [c.129]

ВЛИЯНИЕ ПРИРОДЫ Х-ГРУППЫ СИЛАНОВОГО АППРЕТА НА ПРЕДЕЛ ПРОЧНОСТИ НА ИЗГИБ ПОЛИЭФИРНОГО КОМПОЗИТА НА ОСНОВЕ СТЕКЛОТКАНИ, АППРЕТИРОВАННОЙ ВИНИЛСИЛАНОМ ) [c.145]

Так как в процессе гидролиза —31Хз-группы силанового аппрета образуется соединение с группой —81(ОН)з-[-ЗНХ, то следует ожидать, что природа заместителя X будет незначительно влиять на свойства аппретированного материала. Это подтверждается данными, приведенными в табл. 2 для ряда силанов с общей формулой СН2=СН51Хз, которые используются в полиэфирных слоистых пластиках, армированных стеклотканью. Заместители-ЭС включают —С1, несколько групп —ОК, 0(0)ССНз, —(Ы(СНз)2. Свойства аппретированных указанными силанами материалов примерно одинаковы. [c.145]

Для изготовления композитов с полиэфирной смолой Плюдеман [37] использовал стеклянное и кремнеземное волокна, подвергнутые аппретированию водными растворами силанов в широком интервале значений pH и последующей сушке. Механические свойства полученных композитов зависели от обусловленной электроки-нетическими эффектами ориентации силанов на поверхности наполнителя. [c.191]

Только реакционноспособные силаны эффективны в качестве аппретов для термореактивных смол. При этом не наблюдается корреляции между полярностью силана и смачиванием аппретированного стеклянного волокна, с одной стороны, и эффективностью аппрета — с другой. Специфичность действия силановых аппретов хорошо иллюстрируется на примере хлорпропилтриметоксисилана. Стеклянное волокно, обработанное этим аппретом, обладает относительно высокой поверхностной энергией и легко смачивается раствором смолы. Однако при аппретировании данным силаном улучшаются свойства только эпоксидных стеклопластиков благодаря химическому взаимодействию хлорпропильной и эпоксидной групп, но оно совершенно неэффективно в композитах на основе полиэфирных, меламиновых и фенольных смол. [c.193]

Если основное требование к силановым аппретам, а именно способность к взаимодействию со смолой, удовлетворяется, то дальнейшее улучшение их характеристик может быть достигнуто повышением критического поверхностного натяжения и смачивания аппретированного силаном минерального наполнителя. Чем лучше смачивание аппретированного стекла, тем полнее вытесняется воздух с его поверхности и тем меньше пористость материала [6]. Однако высокая активность аппрета при плохом смачивании дает лучшие результаты, чем хорошее смачивание в сочетании с пассивностью силана. [c.195]

Изучая адгезию полиэфирных смол к стеклу, Тривизоно и др. [48] установили улучшение качества силановых покрытий на стеклянных блоках в результате использования полиэфирных смол, образующих пленки, однако такие смолы не эффективны при аппретировании стеклянного волокна. Хотя покрытия могут образовывать прочную водостойкую пленку, тем не менее при осаждении на мелкодисперсном наполнителе они в первую очередь реагируют со смолой. [c.196]

Улучшение механических свойств наполненных полимерных материалов благодаря применению силановых аппретов наблюдается при использовании многих минеральных наполнителей (гл. 5). Наиболее эффективно аппретирование двуокиси кремния, окиси алюминия, стекла, карбида кремния и алюминия (табл. 4). Несколько хуже результаты, полученные с тальком, волластонитом, порошком железа, глиной, цирконом и фосфатом кальция. Аппретирование асбестина, асбеста, двуокиси титана и титаната калия малоэффективно обработка силанами карбоната кальция, графита и бора безрезультатна. [c.196]

Силановые агапреты вначале были применены только для повышения водоетойкости наполненных пластиков, но вскоре было обнаружено, что аппреты способствуют также значительному улучшению и других свойств композиционных материалов. Однако степень эффективности аппретирования зависит от природы смолы, количества наполнителя и условий испытания. [c.198]

В химической активности различных смол по отношению к силановым аппретам можно проследить определенные закономерности. Эпоксидные связующие, отвержденные ангидридами, имеют наибольшую адгезию к стеклянному наполнителю в исходном состоянии и высокую водостойкость. Реакция между эпоксидной группой и ангидридами с участием воды, присутствующей на поверхности стекла, приводит к высокому содержанию карбоксильных и гидроксильных групп в смоле на поверхности раздела. Эпоксидные композиции, отвержденные аминами, также содержат много гидроксильных групп, но эти группы имеют меньшую тенденцию располагаться на поверхности. Эпоксидные стеклопластики наиболее прочны и водостойки, но эффективность аппретирования в этом случае минимальна, что особенно проявляется после про- [c.198]

Максимальный эффект при аппретировании волокна, определяемый по повышению прочности композитов как в исходном, так и во влажном состояниях, достигается при использовании неполярных смол. Хотя сами смолы весьма устойчивы к воздействию влаги, силы Ван-дер-Ваальса между ними и стеклом очень чувствительны к действию воды, присутствующей на поверхности минерального наполнителя. Влияние силановых аппретов наглядно подтверждается данными Вандербильта [50] для стеклопластиков на основе аппретированных и необработанных волокон и различных смол (рис. 6). Абсолютные значения прочности стеклопластиков на основе аппретированной силаном стеклоткани в исходном и влажном состояниях оказались примерно равными (- 56 кгс/мм ). Это дает основание полагать, что силанолы обеспечивают на поверхности раздела высокую концентрацию гидроксильных групп, защищающих стеклопластики от воздействия воды в процессе изготовления. Наличие силанольных групп на поверхности раздела позволяет в наибольшей степени использовать свойства смолы. Если передача напряжений через поверхность раздела препятствует дальнейшему улучшению механических свойств и водостойкости композитов со стеклянными наполнителями, то с помощью силановых аппретов отрицательное воздействие этого фактора устраняется или уменьшается. [c.199]

Улучшение эксплуатационных характеристик органоминеральных композитов путем аппретирования минерального наполнителя силанами объясняется либо уплотнением структуры полимера (теория фиксированного слоя), либо достижением внутреннего равновесия в процессе отверждения при условии более мягкой поверхности раздела (теория деформируемого слоя) (гл. 1). Изучая влияние силановых аппретов на поверхность наполнителей, Плюдеман [37] показал, что более эффективные силаны (если степень их воздействия оценивать по улучшению механических свойств композитов) стимулируют выделение большего количества тепла при отверждении смол. Эти данные согласуются с теорией фиксированного слоя, находящегося на модифицированной силанами поверхности раздела в полимерных композитах. [c.200]

Известно, что минеральные наполнители оказывают каталитическое влияние на отверждение смол и что это влияние специфично для каждой смолы и для каждого отвердителя. Так, полиэфирные смолы, отверждаемые перекисью бензоила, менее чувствительны к влиянию поверхности минерального наполнителя, чем те же смолы с инициирующей системой, состоящей из перекиси метил-этилкетона и соединения кобальта [46]. Введение стеклянного волокна, обработанного хромовым аппретом, замедляет желатиниза-цию полиэфирных смол в большей степени, чем введение того же волокна, но аппретированного силаном. [c.200]

Аппретированная силанами двуокись кремния использовалась в низконаполненных композитах на основе эпоксидных смол, содержащих в одном случае ароматический амин в качестве отвер- [c.204]

Полное отверждение смолы на границе раздела является только одним из факторов, определяющих свойства композитов. Например, при аппретировании стеклянного наполнителя фенилсила-ном достигается полное отверждение полиэфирной смолы, но фенилсилан неэффективен как аппрет, поскольку не реагирует со смолой. Вторым фактором, определяющим свойства композитов, является взаимодействие силана со смолой, в результате чего смола наряду с силанолом присутствует на поверхности минерала. Модифицированная силанолом смола оказывается связанной с наполнителем гидролизуемыми связями, что придает материалу пластичность с сохранением его водостойкости. [c.205]

При аппретировании некоторых наполнителей силаны не способны уменьщить их ингибирующее действие на реакционную способность смол, что препятствует созданию высоконаполненных систем. В этом случае для восстановления способности смолы к отверждению следует применять также другие средства. Вероятно, это относится в большей мере к смолам, отверждаемым по механизму полимеризации с участием свободных радикалов, чем к смолам конденсационного типа, так как после использования всего количества инициатора со свободными радикалами дополнительное отверждение малоэффективно. Например, можно получить высоконаполненные композиты на основе полиэфирных смол. [c.205]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...