Теплофізичні властивості модифікованих 2,4-діамінотолуеном епоксидних матриць

Abstract

Встановлено вплив модифікатора 2,4-діамінотолуену (ДАТ) (C7H10N2) на теплофізичні властивості епоксидної матриці в діапазоні температур Т = 303...873 К. Досліджено теплостійкість за Мартенсом, термічний коефіцієнт лінійного розширення, температуру склування і усадку модифікованої матриці. Методом диференціально-термічного і термогравіметричного аналізу проведено дослідження термостійкості матеріалів при зростанні температури. Розраховано енергію активації розроблених полімерних композитів. Для формування композитного матеріалу чи захисного покриття з поліпшеними теплофізичними властивостями у епоксидний зв’язувач доцільно вводити модифікатор у кількості q = 1,50 мас.ч. У результаті формується матеріал, який, окрім поліпшених фізико-механічних властивостей, відзначається теплостійкістю (за Мартенсом) – Т = 373 К. Встановлено, що найбільшою температурою склування порівняно з матрицею (Тс = 327 К) характеризуються композити з кількістю модифікатора q = 1,50 мас.ч. – Тс = 333 К. Додатково доведено, що усадка модифікованих матриць не перевищувала 1%. Досліджено поведінку розроблених композитів під впливом теплового поля. Експериментально встановлено, що за діапазону температур ∆Т = 303…473 К доцільно використовувати композити із вмістом модифікатора 2,4-діамінотолуену у кількості q = 1,00…1,50 мас.ч. Методом термогравіметричного та диференціально-термічного аналізу досліджено термостійкість розроблених композитів. Встановлено, що відносна втрата маси для усіх зразків модифікованої матриці у діапазоні температур ∆Т = 600,1…621,2 К складає εm = 66,7…81,0 %. На основі термогравіметричної кривої визначено енергію активації епоксикомпозитних матеріалів із різним вмістом модифікатора 2,4-діамінотолуену. Визначено, що введення модифікатора в кількості q = 0,25 мас.ч. суттєво збільшує значення енергії активації термоокислюваної деструкції до E = 163,5±0,2 кДж / моль і є максимальним серед отриманих показників.

Установлено влияние модификатора 2,4-диаминотолуена (ДАТ) (C7H10N2) на теплофизические свойства эпоксидной матрицы в диапазоне температур Т = 303 ... 873 К. Исследована теплостойкость по Мартенсу, термический коэффициент линейного расширения, температура стеклования и усадка модифицированной матрицы. Методом дифференциально-термического и термогравиметрического анализа проведено исследование термостойкости и структурных особенностей материалов при увеличении температуры. Рассчитана энергия активации разработанных полимерных композитов. Для формирования композитного материала или защитного покрытия с улучшенными теплофизическими свойствами в эпоксидное связующее целесообразно вводить модификатор в количестве q = 1,50 мас.ч. В результате формируется материал, который, кроме улучшенных физикомеханических свойств, отличается теплостойкостью (по Мартенсу) – Т = 373 К. Установлено, что наибольшей температурой стеклования по сравнению с матрицей (Тс = 327 К) характеризуются композиты с количеством модификатора q = 1,50 мас.ч. - Тс = 333 К. Дополнительно доказано, что усадка модифицированных матриц не превышала 1%. Исследовано поведение разработанных композитов под влиянием теплового поля. Экспериментально установлено, что в диапазоне температур ΔТ = 303 ... 473 К целесообразно использовать композиты с содержанием модификатора 2,4-диаминотолуена в количестве q = 1,00 ... 1,50 мас.ч. Методом термогравиметрического и дифференциально-термического анализа исследована термостойкость разработанных композитов. Установлено, что относительная потеря массы для всех образцов модифицированной матрицы в диапазоне температур ΔТ = 600,1 ... 621,2 К составляет εm = 66,7 ... 81,0%. На основе термогравиметрической кривой определена энергия активации эпоксикомпозитных материалов с различным содержанием модификатора 2,4-диаминотолуена. Определено, что введение модификатора в количестве q = 0,25 мас.ч. существенно увеличивает значение энергии активации термоокислительной деструкции до E = 163,5±0,2 кДж/моль и является максимальным среди полученных показателей.

The 2.4-diaminotoluen (DAT) (C7H10N2) modifier’s influence on thermal physical epoxy matrix’s characteristics was established within the temperature limits Т = 303...873 К. The following researches were done: Martens yield temperature, thermal coefficient of linear expansion, glass transition temperature, modified matrix’s set. The research of materials’ thermal fastness during temperatures increasing was done by methods of differential thermal analyses and thermogravimetric analysis. The developed polymer composites’ energy of activation was calculated. For composite material’s or protective coating’s with improved thermal physical characteristics forming it is reasonable to apply modifier in quantity q = 1,50 mass.fr. into epoxy binder. As result, the material is formed, which has the Marthens thermal stability – T = 37 K, also it has an improved physical-mechanical characteristics. It was established, that maximum glass transition temperature, relative to matrix’s data, is available in composites with modifier’s quantity q = 1,50 mass.fr., - Тс = 333 К. In addition it was proved, that the modified matrix’s set was not bigger, than 1%. It was researched the developed composites behavior under the thermal field’s influence. Basing on received data, it was experimentally established, that during temperatures limits ∆Т = 303…473 К it is reasonable to use the composites with the content of modifier 2,4-diaminotoluen q = 1,00…1,50 mass.fr. By method of thermogravimetrical and differential-thermal analyses it was researched thermal stability of developed composites. It was established, that relative mass loss for all of the modified matrix’s specimens within the temperature limits ∆Т = 600,1…621,2 К is εm = 66,7…81,0 %. Basing on the thermogram is was outlined an activation’s energy of epoxy composite materials’ with different content of 2,4-diaminotoluen modifier. It was outlined, that admission of modifier in quantity q = 0,25 mass.fr. makes the significant increasing of activation’s energy thermal oxidative breakdown value until E = 163,5±0,2 kJ/mole and it is maximum value relative to other received figures.