Справочник по композиционным материалам

Сохранение свойств при хранении, время жизни и желатинизации связующего

Время жизни связующего без катализаторов-отвердителей за­висит от условий хранения (особенно от температуры и влаж­ности), доступа воздуха и от наличия примесей. Как было ска­зано выше, вязкость является хорошим индикатором жизнеспо­собности связующего.

После введения катализаторов-отвердителей начинается «рабо­чая» жизнь связующего. Вязкость системы изменяется во времени. Время желатинизации (время гелеобразования) системы связую­щее—отвердитель может служить основной характеристикой ра­бочего времени жизни связующего.

Промышленное общество пластмасс (ПОП) [The Society of the Plastics Industry (SPI) ] и другие организации установили стан­дартную процедуру определения времени желатинизации. Система связующее — отвердитель помещается в специальный цилиндри­ческий объем определенных размеров и нагревается в ванне с по­стоянной температурой 82,2 °С, причем уровень связующего ниже уровня ванны. Температура связующего постоянно контролиру­ется. Время желатинизации определяется по изменению тем­пературы от исходного значения 65,6 °С при температуре ванны 82,2°Сдо температуры, превышающей последнюю на 5,5 °С [5]. 444

Время желатинизации (гелеобразования) может быть опреде­лено не только по максимуму температуры связующего, но и по экзотермическому пику на термограммах [6]. Связующие, вы­деляющие больше тепла, более подвержены усадке при отвержде­нии и растрескиванию. Для каждого вида связующих экзотерми­ческий всплеск при гелеобразовании специфичен. Было замечено, что для композитов, в которых при отверждении происходило большое выделение тепла, наблюдалась тенденция к уменьшению межслоевых связей и, следовательно, физико-механические свой­ства оказывались невысокими [7].

Изменение времени желатинизации и смещения экзотермиче­ского пика после хранения связующего и отвердителя (катализа­тора) может свидетельствовать о химических изменениях, проис­шедших в них. Чтобы быть уверенным в том, что при хранении не происходит изменений, необходимо периодически проверять вязкость связующего и определять время желатинизации перед употреблением.

Стандарт ASTM D2471-71 (Время желатинизации и экзотер­мическое повышение температуры при реакции в термореактив­ных композитах) используется для оценок, контроля качества и характеристики материалов. В этом стандарте описываются сам метод испытаний и измерение объема образца и рабочего объема, проводимые при различных применениях.

Стандарт ASTM D3532-76 (Время желатинизации в препре - гах на основе углеродных волокон и эпоксидных связующих) посвящен определению времени желатинизации в предварительно пропитанных эпоксидным связующим волокнистых структурах на основе углеродных (графитовых) волокон. Этот метод пригоден для связующего как с высокой, так и с низкой вязкостью. Образцы вырезаются из препрега и нагреваются на горячей поверхности (с заданной для данного связующего температурой). Наблюда­ется образование «бусинок» из связующего, выступающих из препрега. Время желатинизации отмечается в точке, когда вместо «бусинок» образовываются зазубрины или застеклованные под­теки.