К перспективным композиционным материалам относятся резиноволокнистые композиты (РВК), получаемые по традиционной технологии изготовления с повышенными эксплуатационными свойствами.
За счет высоких удельных механических свойств, стойкости к действию высоких температур, тепловому старению, а также электропроводящих свойств, перспективно использовать углеродные волокна (УВ) в составе материалов, к которым предъявляют требования высокой механической прочности, одновременно с небольшой массой материала.
Введение углеродных волокон в смеси на основе фторкаучука приводит к получению резин с малой остаточной деформацией сжатия. Большое влияние на взаимодействие волокна с полимерной матрицей оказывает природа поверхности углеродного волокна. Недостаточную прочность связи между волокнами и эластомерной матрицей и, как следствие, снижение усиливающей способности устраняют предварительной модификацией поверхности УВ.
Широкое распространение эластомеров, наполненных короткими волокнами, обусловлено специфичностью их свойств и возможностью переработки на обычном смесительном оборудовании. К наиболее важным факторам, определяющим свойства РВК, относятся размер армированного волокна, соотношение длины к диаметру, сохранение этих размеров в процессе смешения, степень адгезии и содержание волокна в резиновой матрице.
Целью настоящего исследования являлось усиление свойств фтористой резины с введением в смесь углеродного волокна. Исследовано влияние короткого углеродного волокна на свойства получаемых композитов на основе фторкаучука СКФ-26 (Р/С 420-37). Углеродные волокна использовались полученные на основе полиакрилонитрильного прекурсора (марки УК - ТУ 1916-214-51385208-2002) и углеродное гидратцеллюлозное волокно (УГЦВ - ТУ 1916-001-9637987-2009), технические характеристики которых приведены в табл.
Таблица 1
Технические характеристики УВ
|
Наименование показателей |
Норма по ТУ* |
|
|
УК |
УГЦВ |
|
|
Линейная плотность, г/м |
27+5 |
|
|
Плотность (объёмная масса), г/см3 |
1,75+0,05 |
|
|
Удельное объёмное электрическое сопротивление, Ом*см |
|
0,043+0,012 |
|
Разрушающее напряжение элементарной нити при разрыве, МПа |
|
430 |
|
Разрушающее напряжение элементарной нити при растяжении ,ГПа |
2,0 |
|
*Данные ООО «Аргон», ООО «Балаково Карбон Продакшн»
Возможность применения стадии модификации УВ приводит к увеличению прочности связи волокно-эластомер, за счет адгезионного контакта на границе раздела фаз.
В качестве адгезирующих модификаторов предлагается использовать органосиланы: 3-аминопропилтриэтоксисилан (М-1); 3-глицидопропилтриметоксисилан (М-2) ; 2метакрилоксипропилтриметоксисилан (М-3).
Исследованием методом термогравиметрического анализа установлено (табл. 2), что силаны разлагаются эндотермически в узком температурном интервале. Установлено, что карбонизованный остаток образуют только М-1,2.
Таблица 2
Обобщенные данные ТГА и ДСК ПАН органосиланов
|
Название продукта |
Температурный интервал пиролиза, 0С |
∆Н, Дж/г |
Остаток, %, при температурах, 0С |
|||||||
|
100 |
200 |
300 |
400 |
500 |
600 |
700 |
800 |
|||
|
М-1 |
110-166 243-299 |
90,4 562,0 |
82,11 |
41,7 |
35 |
30,6 |
28 |
26 |
24,2 |
24 |
|
М-2 |
205-252 327-392 |
84,2 789,6 |
99,2 |
40,5 |
20 |
11,0 |
9,7 |
9,3 |
8,8 |
8,6 |
|
М-3 |
156-204 |
-273 |
98,6 |
3,2 |
2,0 |
1,2 |
0,9 |
0,7 |
0,5 |
0,5 |
Процесс модифицирования УВ волокна включал следующие стадии: пропитку волокна 4% спиртовыми растворами органосиланов при модуле ванны Мв =5 и сушку при температуре 20-25С. Образцы для испытания вулканизовали в гидравлическом прессе «Monsa». Италия при температуре 1750С в течение 10…20 мин. и термостатировали при 2000С 24 часа.
Физико-механические показатели исследуемых резиноволокнистые композитов, содержащих измельченное волокно, подтверждаю эффективность предварительной модификации УК И УГЦВ.
Литература:
- Перепелкин К.Е. Армирующие волокна и волокнистые полимерные композиты. – СПб.: Научные основы и технологии, 2009.- 380 с.
- Кудрявцев Г.И., Варшавский В.Я., Щетинин А.М. и др. Армирующие химические волокна для композиционных материалов. – М.: Химия, 1992.-236 с.
- Соловьёв Е.М. Получение волокнистых наполнителей резин и пути улучшения их свойств: Тем. обзор./ Е.М. Соловьёв, И.А. Кузнецова.- М.: ЦНИИТ Энефтехим, 1986.-50 с.
