Файл: Кан, К. Н. Оценка работоспособности полимерных компаундов.pdf

состава и находящихся в различных состояниях. Коэффициент

корреляции в этом случае равен — 0,84, т. е. по абсолютному зна­

чению он высок. Зависимость имеет вид:

без разделения их по состояниям. Исключены из рассмотрения эла­ стичные компаунды на основе ИДИ—ЗАК в виксинты. Коэффици­

ент корреляции равен — 0,93, т. е. выше, чем в предыдущем случае.

Зависимость имеет вид:

Корреляционные зависимости можно использовать лишь для ориентировочной оценки величины одной характеристики, если из­ вестна другая.

Эластичные компаунды на основе ПДИ—ЗАК при высоких тем­

установленными техничбскими условиями. Для^жестких й~'п0лу-

жестких компаундов" основной функцией, которую они должны со­ хранять, является прочность (трещиностойкость). Поэтому крите­

рий прочности для них должен отражать степень опасности термо­ упругих напряжений в компаундах, т. е. должен, с одной стороны, учитывать такую характеристику как разрушающее напряжение,

а с другой — величину термоупругих напряжений. В качестве та­

кого критерия можно принять величину запаса прочности. У эла­

стичных компаундов растрескивание в обычном эксплуатационном

диапазоне температур (от 213 до 303 К) не наступает, а опасность представляет давление на залитые элементы. Очевидно, в качестве критерия работоспособности для них целесообразно принять непо­

средственно величину давления.

Исходя из приведенных соображений, введем три критерия

S1, S2, S3 для жестких и полужестких и два критерия S4, S5 для эла­ стичных компаундов.

10

Критерий S1. Для расчета этого критерия необходимы основ­ ные физико-механические характеристики компаундов, а также

значение Op(TmuH) при T=Tyam, где Tmhh— минимальная темпера­ тура эксплуатации (обычно 213 К). Для некоторых компаундов эти

значения можно взять из графиков, представленных на рис. 2 и 3.

где все обозначения такие же, как и в формуле (2).

Величина S1 имеет смысл запаса прочности при T = Tmiih, когда

в качестве критерия может быть принята величина:

значения основных физико-механических характеристик и требует­

ся оценить их работоспособность путем проведения нетрудоемких испытаний, то наиболее рациональным будет определение для них

TPX и температурной зависимости σp(T) или TPX и значения Op (293). Тогда для оценки работоспособности следует пользовать­

будет иметь смысл запаса прочности при одноосных напряжениях для всех эксплуатационных температур, что позволит более пра­

вильно выбрать компаунд.

Компаунды, имеющие большие значения S3, в данном темпера­

турном диапазоне более предпочтительны с точки зрения их тре­

щиностойкости. На рис. 5 даны зависимости S3 для нескольких

11

жестких компаундов в диапазоне температур от 213 до 363 К. Сравнение показывает, что наибольшим запасом прочности обла­ дает компаунд ЭЗК-31.

Рис. 5. Критерий работоспособности S3(7,):

1 — ЭЗЛ-120; 2 —ЭЗК-20; 3 — ЭЗК-10 (с МТГФА) ; 4 — ЭЗК-31

Критерий S4. Для эластичных компаундов в качестве критерия работоспособности естественно принять приближенный вариант

всего при T=293 К. В табл. 6 приведены значения для эластичных

компаундов.

Критерий S5. Если для эластичных компаундов отсутствуют фи- .

зико-механические характеристики, то оценку их работоспособно­ сти можно произвести только по одной TPX. В этом случае крите­

рий работоспособности будет равен:

этом следует учесть, что виксинты практически не старятся, а у

компаундов на основе ПДИ—ЗАК TPX со временем располагают­ ся выше, чем сразу же после их приготовления. Из рис. 3 следует, что наименьшее давление на залитые элементы оказывает виксинт К-68.

V. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПОВЫШЕНИЮ РАБОТОСПОСОБНОСТИ КОМПАУНДОВ

Работоспособность полимерных компаундов определяется при­

веденными выше критериями. Используя приближенные зависи­ мости между a и E1 а также между σp и E1 можно выявить пути на­

32

правленного синтеза компаундов с повышенной работоспособно-

стью. Для жестких комЪаундОЁГдбстаточнсі рассмотреть крите­

рий S2, так как'бстальные критерии S1 и S3 находятся в такой же зависимости от основных характеристик, как и критерий S2.

Пренебрегая величиной ам в формуле (9) и используя зависи­ мость (7), найдем: S2~ l∕ακ. Отсюда следует, что для повышения

S2 необходимо уменьшать КЛТР компаунда.

Для эластичных компаундов рассмотрим критерий S4. Прене­ брегая ам и используя зависимость (5), найдем приближенное соотношение: S4~l∕α3κ. Отсюда вытекает, что для уменьшения давления на залитые элементы, т. е. для уменьшения S4, необходи­

мо увеличивать КЛТР эластичных компаундов.

Таким образом, для повышения работоспособности жестких

компаундов нужно стремиться к уменьшению КЛТР, а в случае

эластичных компаундов — наоборот, к увеличению КЛТР. Физика теплового расширения полимеров указывает следующие пути ре­

гулирования КЛТР.

Для уменьшения КЛТР необходимо вводить в макромолекулы исходных олигомеров атомные группы, способные к .образованию

сильных водородных межмолекулярных связей, например гидро­

ксильные. В то же время необходимо стремиться к снижению плотности отвержденных олигомеров, для чего следует применять

отвердители с громоздкими молекулами.

Для повышения КЛТР эластичных компаундов необходимо ис­ пользовать олигомеры со слабыми межмолекулярными связями и

легкими атомными группами.

Оптимальные марки компаундов должны удовлетворять по фи­

зико-механическим свойствам следующим требованиям:

а) жесткие и полужесткие компаунды должны обладать в

заданном для изделия диапазоне температур достаточной жест­ костью;

б) эти же компаунды должны обладать минимальной склон­

ностью к образованию остаточных напряжений и обеспечивать

максимальный запас прочности;

в) эластичные компаунды должны обеспечивать минималь­

ные давления на залитые элементы.

Требование по пункту а обычно выполняется путем выбора

компаундов с температурой стеклования, близкой к верхней гра­

нице эксплуатационного диапазона температур. Требования по

пунктам бив могут быть обеспечены путем выбора компаундов по критериям работоспособности, рассчитываемым для каждой из

предполагаемых для использования марки компаунда.

Опыт показывает, что из компаундов на основе эпоксидно-диа- новых смол следует применять марки на основе смол ЭД-Л или ЭД-П с отвердителями, имеющими большие молекулярные разме­ ры, например, гексагидрофталевый и метилтетрагидрофталевый ангидриды. Большой эффект дает в случае жестких компаундов также применение наполнителей с отрицательным KTP.

13