|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИСТИНА ИНХС РАН |
||
Быстро отверждаемый фталонитрильный препрег для горячего прессованиядипломная работа (Специалист)
- Научные руководители: Морозов Олег Сергеевич, Булгаков Борис Анатольевич
- Автор: Полякова Дарья Игоревна
- Тип: Специалист
- Организация, в которой проходила защита: МГУ имени М.В. Ломоносова
- Год защиты: 2021
- Аннотация: На сегодняшний день всё чаще требуются легкие, негорючие, термостойкие, обладающие достаточной прочностью материалы на замену металлическим изделиям. Давно известные полимерные композиционные материалы (ПКМ) обладают высокими удельными механическими характеристиками и малым весом, что позволяет заменять металлические конструкции. Однако, одним из ограничений использования ПКМ является термостойкость, которая напрямую зависит от матрицы. Фенолформальдегидные смолы (ФФС) являются распространённым недорогим связующим для ПКМ с температурой эксплуатации до 200 °С и повышенной огнестойкостью. Для улучшения термостабильности ФФС их модифицируют фталонитрилами (ФН), которые представляют собой самые термостабильные смолы известные на сегодняшний день (температура эксплуатации до 400 °С). Однако, время их отверждения составляет около 30 часов, что не подходит для потокового производства ПКМ. Целью данной работы является получение модифицированной фталонитрилом фенолформальдегидной смолы (ФНН) для изготовления ПКМ с коротким (до 1 часа) циклом отверждения и температурой стеклования более 300 °С. Для достижения этой цели было необходимо отработать методики синтеза модифицированных фталонитрилом ФФС, подобрать отвердитель, позволяющий провести полимеризацию смолы при 220 °С менее, чем за 15 минут. Также было необходимо отработать методику изготовления препрегов, подобрать условия формования ПКМ методом горячего прессования. Для оптимизации условий синтеза реакции проводили в разных низкокипящих апротонных полярных растворителях при разных температурах, а выход определяли методом 1Н ЯМР спектроскопии. В качестве отвердителей были исследованы ароматические амины 4,4’ диаминодифенилсульфон (4,4’-ДДС), 1,3-бис(3-аминофенокси)бензол (АФБ), 4 аминофеноксифталонитрил (АФФН), а также новолачная смола марки СФ-0112. Измеряли время отверждения смол с разным содержанием отвердителей. С каждым отвердителем был выбран состав с временем отверждения до 15 минут и наилучшей термостабильностью, которую оценивали по температуре потери 5% массы (ТГА). С выбранными составами были изготовлены препреги и ПКМ. Производился подбор условий формования ПКМ методом горячего прессования, а также температура и время постотверждения материала. В результате испытаний полученных ПКМ с матрицей из ФНН были измерены их механические характеристики, а также температура стеклования, которая составила 314 °С у ПКМ со стеклотканью и 343 °С для ПКМ с углеродной тканью. При этом общее время отверждения и постотверждения составило 53 минуты. Также оптимизация условий синтеза позволила масштабировать этот процесс, и проводить реакцию в реакторе объемом 15 л. В последствии отработана методика растворного производства препрегов на основе ФНН на промышленной установке, что позволило оценить перспективы производства разработанного материала.
- Добавил в систему: Морозов Олег Сергеевич