Курсовая с практикой на тему Полифункциональные эпоксидные связующие и их модификации термопластами, фазовые равновесия неотвержденных эпокси-термопластичных систем.

Содержание:

Введение. 2

1. Теоретические
аспекты полифункциональных эпоксидных связующих. 3

1.1 Синтез
эпоксидных олигомеров. 3

1.2 Молекулярная
структура линейной неотвержденной системы.. 7

1.3. Надмолекулярная
структура и отверждение………………………………10

2. Анализ
фазового равновесия неотвержденных эпокси-термопластичных систем и модификация. 16

2.1 Модификация
эпоксидных связующих. 16

2.2 Фазовые
равновесия (диаграммы) неотвержденных эпокси-термопластичных систем. 19

Заключение. 24

Список
использованной литературы.. 25

Введение:

На сегодняшний день огромное
распространение в качестве матриц для получения заливочных и пропиточных
композиционных материалов (КМ) получили эпоксидные олигомеры, в частности
эпоксиаминные.

При использовании в качестве
связующего для КМ эпоксидных олигомеров можно получить изделия сложной
конфигурации при малой себестоимости компонентов. Данное преимущество является
необходимым условием их конкурентоспособности.

Модификация эпоксидных олигомеров
различными термопластами позволяет значительно повысить прочностные
характеристики конечного продукта, что чаще всего является первостепенной
задачей при разработке КМ на их основе. Это необходимо, поскольку отверждённая
система на основе эпоксидного олигомера без модификатора не обладает
прочностными характеристиками, удовлетворяющими практическим задачам.

Изучение процесса отверждения
играет важную роль при разработке материала с заданными свойствами. От
особенностей процесса структурирования зависит технология получения связующих,
степень конверсии (степень отверждения) и конечные эксплуатационные
характеристики. В связи с этим исследование макрокинетики структурирования и её
последующее математическое описание является важной научной и практической
задачей

Введение различных модификаторов
позволило повысить значения температуры стеклования отвержённой системы, что можно
проверить методом построения термомеханических кривых и методом динамического
механического анализа.

Свойства будущих КМ во многом
зависят от адгезии связующего к волокнам. Поэтому для регулирования свойств
будущих изделий необходимо знать величину адгезии и закономерности её изменения
при введении модификатора.

Заключение:

В ходе работы были рассмотрены
основные физико-химические свойства полифункциональных эпоксидных связующих, а
также их модификация термопластами.

В первой главе рассмотрена
структура и свойства эпоксидный полимеров, в результате было выяснено что, наиболее
распространенные эпоксидные олигомеры имеют сравнительно небольшую молекулярную
массу (380 — 3500). Морфологическими единицами этих олигомеров являются
глобулы, которые сохраняются и в отвержденном состоянии.

Эпоксидные олигомеры (имея в виду
наиболее распространенные диановые) имеют сравнительно низкие значения числа
полимеризации (n=1-10) и, соответственно, небольшую молекулярную массу
(380-3500). Это, как правило, вязкие жидкости или стекла. Наличие в их
молекулах ароматических ядер, полярных групп, являющихся донорами или
акцепторами водорода (гидроксильных, эпоксидных, феноксикислорода)
благоприятствуют образованию водородных и донорно-акцепторных связей и,
благодаря этому, ассоциатов.

Вторая глава посвящена процессу
модификации эпоксидных полимеров, включая фазовые и физические переходы в ходе
модификации.

Судя по выводам из многих работ,
повышение ударной вязкости и трещиностойкости в системах реактопласт-термопласт
возникает в результате разделения фаз. Также, можно сделать вывод о том, что
морфология смеси эпоксидный олигомер-термопласт играет главную роль в
трещиностойкости и ударных характеристиках отверждённых образцов.

Скорость полимеризации смолы и
зависит от температуры, сам механизм от нее не зависит. Быстрее всего реакция
протекает в жидком состоянии смолы. По ходу полимеризации смола меняет
состояние с жидкого на липкое вязкое гелеобразное.

Фрагмент текста работы:

1. Теоретические аспекты
полифункциональных эпоксидных связующих

1.1 Синтез
эпоксидных олигомеров

Синтез средне — и
высокомолекулярных олигомеров методом гeтерофазной конденсации эпихлоргидрина и
дигидроксидифенилпропана в настоящее время осуществляется периодическим и
непрерывным способами, причем первый является более распространенным.
Периодическая технологическая схема производства среднемолекулярного
эпоксидного дианового олигомера гетерофазной конденсацией в отсутствие
растворителя приведена на рис. 1.

Рисунок 1. Технологическая схема
производства диановых эпоксидных олигомеров методом конденсации эпихлоргидрина
и дигидроксидифенилпропана периодическим способом:1 — весовой мерник; 2 – автоматические порционные весы; 3, 8,
16 — конденсаторы; 4, 5 — жидкостные счетчики; 6 — водоподогреватель; 7 —
тонкопленочный роторный испаритель; 9 — реактор с пароводяной рубашкой; 10 —
разделительный сосуд; 11, 12 — сборники; 13, 14 — вaкyyм-приемники; 15 –
промежуточная емкость; 17, 19 — шестеренчатые насосы; 18 — тарельчатый фильтр;
20, 21 — сборники фильтрованного раствора олигомера; 22 – насос-дозатор; 23 –
тара

В реактор 9, снабженный пароводяной
рубашкой, загружают дигидроксидифенилпропан и эпихлоргидрин. Реакционную массу
нагревают до 50°С и постепенно, следя за тем, чтобы температура не поднималась
выше указанной, добавляют едкий натр в виде 15%-ного водного раствора. Из-за
возможного перегрева реакционной массы (реакция экзотермична) реактор при этом
охлаждают водой. По окончании загрузки NaOH температуру постепенно повышают до
70-80°С и ведут процесс в течение заданного времени. Затем в реактор 9
добавляют толуол, перемешивают при температуре 30-55°С (до полного растворения
олигомера) и дают отстояться реакционной массе, в результате чего она
расслаивается: верхний слой — раствор олигомера в толуоле, нижний —
водно-солевой слой. Нижний слой отделяют, а оставшийся раствор олигомера
нейтрализуют диоксидом углерода. Далее проводят осушку раствора олигомера
отгонкой из него оставшейся воды в разделительный сосуд 10 в виде азеотропной
смеси с толуолом. Осушенный олигомер сливают из реактора в емкость 15 и оттуда
насосом 17 передают на фильтрацию (схема предусматривает возможность
многократной фильтрации до отсутствия ионов хлора). Для выделения олигомера из
толуольного раствора толуол отгоняют в тонкопленочном роторном испарителе 7,
работающем в непрерывном режиме под вакуумом при 120°С. В испаритель раствор
олигомера подают из сборников 20 и 21 посредством дозировочного насоса 22 через
подогреватель 6. Отогнанный толуол собирают в приемнике13, 14, а олигомер — в
сборниках 11 и 12, из которых он направляется на фасовку.