Аппреты силановые свойства

Книга посвящена рассмотрению результатов изучения поверхности раздела упрочнитель — полимерная матрица в композиционных материалах волокнистого строения. В ней подробно обсуждаются проблемы, которые были только затронуты в книге Современные композиционные материалы . Среди них такие, как химия поверхности армирующих волокон, природа связи на поверхности раздела, роль различных обработок поверхности волокон (в основном силановыми аппретами) в формировании границы раздела полимер — минеральные волокна, механизм передачи напряжений через поверхность раздела, влияние начальных термических напряжений на механические свойства композитов, стабильность композитов при воздействии влаги. [c.5]

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]

Электронно-микроскопическим методом при большом увеличении изучались реплики, снятые с поверхности стекловолокон, обработанных силановым аппретом. Было установлено, что оптимальными свойствами обладают однонаправленные композиты, которые армированы стекловолокнами, обработанными 0,1—0,25%-ным раствором силановых аппретов, в то время как для образования мономолекулярного слоя требуется всего лишь 0,02—0,04% силана. На электронной микрофотографии стекловолокна, обработанного о, 1%)-ным водным раствором силана, можно видеть большое количество гидролизованного силана в матрице между волокнами (рис. 2). Промывание стекловолокон горячей водой приводит к разрушению большей части силановых мостиков, не ухудшая свойств композитов, армированных таким стекловолокном. Отсюда следует, что для прочной связи волокна с полимером достаточно наличия на стеклянной поверхнасти мономолекулярного слоя аппрета. На практике обычно используются силаны более высокой концентрации с учетом неоднородного осаждения их на пряди (пучке) волокон. Видимые островки аппрета, осевшего на поверхности стекловолокна, незначительны, что подтверждается результатами электронно-микроскопичеокого исследования реплик. Даже при самом большом увеличении на стекловолокне нельзя обнаружить монослоя аппрета. В работе [47] было показано, что осаждение равномерно деформируемого пластичного слоя силиконового полимера на поверхности раздела зависит от природы силанов. [c.18]

Контроль за разрушением адгезионного соединения на поверхности раздела в композитах может быть необходим для изделий специального назначения, которые должны обладать высокой вязкостью разрушения или для которых напряжения в волокнах являются в основном растягивающими. Ткань из Е-стекла, обработанная шлихтующим составом, использовалась для изготовления брони с высокой ударной прочностью [2]. При изготовлении сферических баллонов высокого давления для сжатого воздуха, устанавливаемых на самолетах, применялась в основном стеклянная ровница, обработанная замасливателем, который ухудшал прочность связи стекловолокна со смолой [17]. Для большинства применяемых композитов требуется сочетание хорошей адгезионной прочности и ударной вязкости. Силановые аппреты в значительной степени способствуют такому сочетанию свойств. [c.36]

Поскольку щирокое применение порощковых наполнителей ограничивалось снижением механической прочности и ухудшением диэлектрических свойств композитов, исследования ученых были направлены на использование силановых аппретов в таких композитах. В табл. 1 приведен перечень основных порощковых наполнителей пластмасс. Почти все эти наполнители перед введением в композиты были аппретированы. Отдельные результаты таких исследований опубликованы в работах [36, 46, 43], а обобщение — в обзоре 3 ИМЯ1НС1кого [46]. Следует отметить, что ббльщую часть [c.141]

Первое промышленное применение силановые аппреты нашли в стеклопластиках, и поэтому большинство ранних исследований структуры силанов, их свойств и механизма их действия было выполнено именно в этой области. Приводимое ниже обсуждение основано на результатах указанных исследований, однако требования к химическим свойствам силановых аппретов не зависят от того, применяются ли они в композитах, упрочненных стекловолокном, или в композитах с порошковыми наполнителями. [c.143]

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]

Метод интегрального смешения силана с компаундом, стекловолокном и минеральным наполнителем позволяет широко варьировать состав композитов путем изменения содержания стекловолокна и наполнителя с силановым аппретом для придания композитам требуемых физических свойств. С помощью С-силана можно получить высоконаполненные системы с максимальной прочностью, что позволяет использовать низкопрочные полиэфирные связующие в тех случаях, когда добавление термопластичных смол ухудшает физические свойства композита. [c.151]

В табл. 9 показано влияние силановых аппретов на сохранение диэлектрических свойств эпоксидных композитов, наполненных кварцем и волластонитом. Следует отметить, что диэлектрическая постоянная контрольных образцов, не содержащих силана, после их кипячения в течение 72 ч имеет значения 14,6 и 22,1. При добавлении только 0,3% О- или С-силана от массы смолы диэлектрическая постоянная стабилизируется и становится равной 3,4, что согласуется с соответствующим значением для смолы ЕКЬ-2774 без наполнителя. [c.152]

Силановые аппреты вводят в состав многих промышленных композитов на основе эпоксидной смолы, наполненных природным кварцевым песком. Такая технология используется, например, для закрепления песка в нефтяных скважинах, изготовления бесшовных полов, ремонта шоссейных дорог. Обработка песка силаном чрезвычайно благотворно влияет на сохранение эпоксидными композитами физических свойств в условиях высокой влажности и при выдержке в воде. [c.152]

Установлено, что силановые аппреты улучшают степень дисперсности пигментов и физические свойства большинства термопластов с минеральными наполнителями, а также способствуют сохранению этих свойств при воздействии влаги [19, 36, 37, 43, 42]. Использование силановых аппретов позволяет вводить во многие системы большое количество дешевого наполнителя практически без ухудшения физических свойств композита. При возрастании стоимости полимерного связующего становится очевидной большая экономическая эффективность применения дешевого наполнителя, модифицированного силаном. [c.159]

Прочностные свойства полипропиленового композита, ншолнен-ного тальком, при обработке поверхности раздела такими источниками радикалов, как перекиси, в сочетании с В- или С-силанами улучшаются. Однако необходимо проведение дальнейших исследований с целью оптимизации полиолефиновых композитов с минеральными наполнителями и получения такого же эффекта упрочнения, как при использовании силановых аппретов в термопластах, армированных стекловолокном. Один из новых методов обработки поверхности наполнителя, в частности глины, оказался эффективным при сочетании сополимера на основе этилена и акриловой кислоты (ЕАА-9300) с О-силаном. Марсденом-.с сотр. [14] найдено такое соотношение О-силана п связующего, содержащего активные функциональные группы, при котором улучшаются физические свойства полипропиленовых и найлоновых композитов, полученных литьем под давлением и упрочненных стекловолокном. [c.162]

В случае полиамидов применение кварца, окиси алюминия и кальцинированной глины, обработанных аминосиланом, позволяет значительно улучшить свойства композита . Новый и эффективный способ приготовления упрочненных полиамидов заключается в in situ полимеризации смеси наполнителя, матрицы и силанового аппрета ). [c.165]

Свойства эластомеров, наполненных двуокисью кремния, значительно улучшаются при введении 1 —1,2% (от массы полимера) Н-силана в процессе размола (табл. 26). Так, модуль упругости при растяжении композита увеличивается на 150—300%, остаточная деформация снижается на 30—40%, а сопротивление истиранию (по Пико) возрастает на 55—70%. Таким образом, с помощью силановых аппретов можно повысить механические свойства, которые характерны для композитов, содержащих несажевые наполнители. Такие композиты используют для изготовления целого ряда транспортных средств и механизмов. [c.175]

Таким образом, в настоящее время благодаря применению специальных силановых аппретов стало возможным изготовление белых или окрашенных эластомерных продуктов с таким же высоким уровнем свойств, который характерен для композитов с углеродной сажей. С помощью силанов была достигнута давно поставленная цель — получение дешевых наполнителей с поверх- [c.178]

Заметное улучшение свойств многих композитов, в которых по лимер и минеральный наполнитель связаны небольшим количеством реакционноспособных силанов на поверхности раздела, позволяет полагать, что выяснение природы адгезионного взаимодействия в случае применения силановых аппретов может сыграть первостепенную роль в понимании механизма адгезии в целом. [c.183]

Специфическими свойствами обладают растворы силановых аппретов, содержащих третичную аминогруппу. Эти алкоксисиланы практически мгновенно гидролизуются в воде и образуют стабильные разбавленные растворы. Стабильные системы получаются и при растворении алкоксисиланов в других полярных растворителях, способных к образованию водородных связей, например в спиртах. Разбавленные растворы третичных аминоалкилсилановых аппретов в толуоле или других неполярных растворителях коагулируют при контакте с влажным воздухом. [c.185]

Многочисленные данные о природе пленок аппретов, адсорбированных поверхностью стекла, двуокиси кремния и других минеральных веществ обсуждаются в работе [54]. Из этих данных следует, что силановые аппреты, как правило, адсорбируются на поверхности минеральных наполнителей не в виде регулярно ори- ентированных мономолекулярных слоев, а в виде многослойных пленок различной ориентации, зависящей от условий осаждения. Большая часть такой пленки легко удаляется водой или органическими растворителями, однако небольшая часть (часто меньше одного мономолекулярного слоя) прочно удерживается поверхностью. Даже следы аппрета на стеклянном волокне улучшают свойства композитов. [c.186]

Для удаления силановых аппретов с поверхности стекла достаточно гидролиза одной силоксановой связи на молекулу силана в то время как аппреты, соединенные с поверхностью стекла связью углерод — кремний, могут быть удалены только при одновременном гидролизе трех силоксановых групп. Чемберлен [10] установил, что при химической модификации около 5% поверхности стекла свойства эпоксидных стеклопластиков улучшаются примерно так же, как и при нанесении силанового аппрета из. водного раствора, однако увеличение степени химической модификации приводит к получению худших результатов. Химическая подвижность аппретов, соединенных со стеклом гидролизуемыми связями, оказывается полезной для улучшения свойств композитов. [c.187]

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]

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]

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]

На механических свойствах полимерных композитов с минеральными наполнителями особенно отрицательно сказывается скопление воды на поверхности раздела. Вода может выщелачивать растворимые вещества с поверхности раздела, что вызывает коррозию наполнителя под напряжением или растрескивание смолы из-за осмотического давления при этом смола работает как диэлектрик при электрохимической коррозии металлов. Полярные функциональные группы полимеров (аминные гидроксильные или карбоксильные) наиболее прочно связываются с поверхностью наполнителя и эффективно препятствуют скоплению молекул воды на поверхности раздела. Полиолефины и другие неполярные полимеры почти не способны конкурировать с водой на поверхности наполнителя, хотя в массе эти полимеры наиболее стойки к растворению или химическому взаимодействию с водой. Роль силановых аппретов заключается не в том, что они препятствуют достижению молекулами воды границы раздела полимер — наполнитель, а в том, что они, распределяясь на поверхности наполнителя, мешают молекулам воды образовывать пленки или капли. Такое представление об адгезии полимера к наполнителю предполагает, что ухудшение адгезии всегда предшествует коррозии. Любая полимерная пленка, имеющая адгезию к минеральному наполнителю и препятствующая скоплению воды на поверхности раздела, предотвращает коррозию поверхности минерального наполнителя под действием воды. [c.210]

Даже при максимальной адгезии полимеров к немодифициро--ванным графитовым волокнам композиты на их основе имеют невысокую прочность на сдвиг вследствие разрушения по слабым пограничным слоям графита. Окисление применяется прежде всего для удаления потенциально слабого пограничного слоя с поверхности графита. На возникающей в результате этого гидрофильной поверхности в присутствии воды могут образовываться гидролитически равновесные связи с полярными смолами, что в свою очередь приводит к снижению усадочных напряжений в материале. В случае композитов из оксидированного графита с неполярными смолами для релаксации напряжений и сохранения механических, свойств во влажной среде необходима, вероятно, обработка наполнителя силановыми аппретами. [c.217]

Обнаружено, что при смещении на холоде смол, придающих клеящие свойства, с небольщими добавками аминосодержащих силановых аппретов и невулканизованных каучуков адгезия последних к минеральным наполнителям значительно повышается [35]. Раздельное же введение смол и силанов в каучуки для повышения адгезии малоэффективно. Между силаном и смолой может происходить химическая реакция, но, по-видимому, это условие не является необходимым. [c.220]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...