ПРИМЕНЕНИЕ ПОЛИВИНИЛФОРМАЛЬЭТИЛАЛЯ И ПОЛИВИНИЛБУТИРАЛЯ ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ СВОЙСТВ ЭПОКСИДНОГО ОЛИГОМЕРА

Благодаря высокой реакционноспособности и адгезионной прочности эпоксидные смолы в сочетании с стеклянными, углеродными или арамидными волокнами превосходят по своим свойствам большинства термореактивных материалов. Эпоксидные композиционные материалы широко используются для ремонта как композитных, так и стальных конструкций, в том числе и в морских условиях. Эпоксидные композиты могут быть использованы для ремонта стальных конструкций и трубопроводов, подвергшихся ударным повреждениям, коррозии или усталостным напряжениям. Такое использование эпоксидных материалов особенно удобно в тех условиях, где сварка не допускается.

По сравнению с термореактивными полиэфирами эпоксидные смолы обычно обладают лучшими механическими свойствами и, используя соответствующие отвердители, проявляют повышенную термостойкость и химическую стойкость, в частности, устойчивость к щелочам. Однако существенный недостаток эпоксидных смол – их низкая стойкость к ударным нагрузкам.

Существует несколько способов модификации свойств эпоксидных связующих, один из которых – это введение в эпоксидную матрицу термопластов [1-3]. В данной работе для регулирования свойств эпоксидных матриц на основе ЭД-20 применяли поливинилацетали – это твердые аморфные бесцветные синтетические полимеры, которые использовали для улучшения ударной вязкости и прочности. Получают поливинилацетали ацеталированием поливинилового спирта в присутствии органических кислот.

В качестве модификаторов в эпоксидную матрицу вводили поливинилформальэтилаль (ПВФЭ), содержащий формиальные и этилальные группы, и поливинилбутираль (ПВБ), содержащий виниловые спиртовые группы и бутиральные группы. По стандартным методикам были определены физико-механические и ударные свойства модифицированных связующих: ударная вязкость (А), прочность при растяжении (σ_р), относительное удлинение при разрыве (e). Данные представлены в таблице 1.

Таблица 1.

Влияние поливинилацеталей на физико-механические свойства и ударную вязкость эпоксидного связующего

При добавлении поливинилформальэтилаля в эпоксидную матрицу наблюдалось возрастание ударной вязкости с максимальным значением при содержании поливинилформальэтилаля 10 масс.ч., которое на 150 % превышает ударную вязкость состава без добавления модификатора. Поливинилбутираль не так выражено оказывал влияние на ударную вязкость: при введении поливинилбутираля менее 10 масс.ч. ударные характеристики снижаются, максимальное значение ударной вязкости достигается при введении 10 масс.ч. поливинилбутираля.

Самое главное в получении двухфазных систем – принцип несовместимости поливинилформальэтилаля и эпоксидного олигомера. В таких системах модификатор находится в матрице в виде дисперсной фазы, которая повышает устойчивость композита к ударным нагрузкам. Установлено, что использование поливинилформальэтилаля в качестве модификатора позволяет снизить плотность образующихся сетчатых структур при повышении температуры стеклования.  Основной задачей, которую приходится решать при создании полимерных композитов – задача оптимизации свойств связующего. Использование поливинилацеталей дает реальный выигрыш в ударной вязкости эпоксидных связующих, поэтому именно эти материалы рекомендуются для создания полимерных композитов, устойчивых к повышенным ударным нагрузкам.

Список литературы:

1. Костенко В.А., Бичевий Л.С., Горбаткина Ю.А., Корохин Р.А., Кербер М.Л., Иванова-Мумжиева В.Г., Горбунова И.Ю. // . – 2019. – № 9. – С. 10-15.
2. Онучин Д.В., Борносуз Н.В., Полунин С.В., Кербер М.Л., Горбунова И.Ю.
   
   Влияние термопластичных модификаторов на свойства эпоксиаминного связующего / В книге: Структура и динамика молекулярных систем. Сборник тезисов докладов и сообщений XXVI Всероссийской конференции и 17-й Школы молодых ученых. – 2020. – С. 136-137.
3. Елбакиева А.В., Хлаинг З.У., Трегубенко М.В., Костромина Н.В., Ивашкина В.Н. Свойства эпоксидных связующих, модифицированных поливинилформальэтилалем // Успехи в химии и химической технологии. – 2018. – Т. 32. – № 6 (202). – С. 32-34.