Справочник по композиционным материалам

ТЕРМОСТОЙКИЕ СМОЛЫ

В этой главе обсуждаются композиционные материалы, в ко­торых в качестве связующего используются термостойкие смолы. Термостойкие смолы представляют собой линейные или сшитые гетероароматические полимеры, имеющие высокую температуру стеклования Тс и способные выдержать на воздухе продолжитель­ный нагрев свыше 316 °С без заметных изменений структуры. Несмотря на процесс термоокислительной деструкции, который неизбежно протекает в этих условиях, разложение таких полиме­ров идет относительно медленно. Кроме того, предполагается, что фрагменты, на которые распадаются эти полимеры, относи­тельно стабильны, что увеличивает «время жизни» материала при повышенных температурах.

Ключевым моментом в получении термостойких смол является синтез полимеров, содержащих большое число гетероароматиче - ских фрагментов. Эти фрагменты, содержащие минимальное число водородных атомов, способных окисляться, могут поглощать тепловую энергию. К сожалению, те же элементы химической структуры, которые обусловливают термоокислительную устой­чивость таких смол, приводят к серьезным трудностям, а часто даже к невозможности их переработки в нужные изделия.

В 60-е годы был синтезирован целый ряд гетероароматиче - ских полимеров, которые, по данным термогравиметрического ана­лиза (ТГА), обладали хорошей термоокислительной стабильностью при повышенных температурах. Однако попытки использовать эти полимеры в качестве связующих для композиционных мате­риалов с улучшенными свойствами были либо неудачными, либо экономически невыгодными. Поэтому в начале 70-х годов будущее термостойких полимерных связующих выглядело весьма туман­ным и неопределенным. Казалось, что этот полезный класс ма­териалов останется «лабораторным курьезом». Однако развитие химии полиимидных полимеров в 1972—74 гг. не только возро­дило интерес к ним и вызвало новые разработки в области термо­стойких связующих, но и позволило практически реализовать многие из потенциальных возможностей этих связующих. В на­стоящее время полиимидные волокнистые композиционные ма­териалы используют либо предполагают использовать в качестве
конструкционных материалов, работающих при температуре около 316 °С. Полиимидные связующие материалы, наиболее часто используемые при получении препрегов, представляют собой поликонденсационные полиимиды серии NR-ІБОВ фирмы «Дюпон» или полиимид полимеризационного типа PMR-15, разработанный в исследовательском центре Льюиса при НАСА и являющийся мономерным реагентом, В этой главе в основном приведены дан­ные, касающиеся полиимидов типа NR-ІБОВ и PMR-15.