'

Продление срока срока службы эпоксидных композитов

Понравилась презентация – покажи это...





Слайд 0

Продление срока срока службы эпоксидных композитов Эпоксидные композиты применяются в широком спектре высокотребовательных промышленных областей. Композиты на основе эпоксидных связующих отличаются особыми химическими и механическими свойствами по сравнению с композитами на основе других связующих систем. Длительные и циклические, термические и механические нагрузки тем не менее способны вызвать образование микротрещин и, как следствие, раннее разрушение материала. В данной презентации будут описаны три различные технологии, которые могут помочь предотвратить преждевременное разрушение путем адсорбции энергии образования трещины двухфазными системами. Composite-Expo - 2012 5th International Specialized Exhibition on composite materials and technologies Moscow, Russia Toine Dinnissen, February 28th 2012


Слайд 1

Содержание Эпоксиды в композитах Разрушение Механические свойства и теория трещины Как повысить прочность? Изменить условия Изменить молекулярную сеть Изменить нагрузки Упрочняющие технологии Dow Epoxy Каучук-смола – модификация Сополимер – модификация Каучук ядро в оболочке - модификация


Слайд 2

D.E.R.™ Эпоксидные смолы в композитах Свойства: Отличная адгезия ко многим, в т.ч. сложным субстратам Низкая усадка при отверждении Прекрасная химическая стойкость Отличные механические свойства Хорошая термостойкость … Часто используются при производстве легковесных комозитных изделий, которые могут заменить металл. Например трубы, детали машин, емкости, лопасти... ™ Trademark of The Dow Chemical Company


Слайд 3

Основные причины разрушения композитов Физ.-хим. причины http://www.rapra.net/consultancy/product-design-and-manufacture-plastic-design-and-material-selection.asp Человеческий фактор Data ex. Smithers Rapra


Слайд 4

Механические свойства Предел прочности на разрыв и Жесткость Эпоксидное связующее, отвержденное при комнатной температуре - на 20-30% прочнее полиэфирного. Для пост-отвержденных материалов разница еше больше. Лодки на полиэфирных связующих обычно не пост-отверждают, в отличие от эпоксидных. Полиэфирные лодки «пост-отверждаются» в ходе эксплуатации. Следствия: Изначально удвоенная прочность постотвержденных эпоксидных лодок по сравнению с изначальной прочностью полиэфирных Внешний вид; Усадка эпоксидной композиции – около 2% сразу Усадка полиэфира до 7% за длительный период - эффект отпечатка


Слайд 5

Микро-трещины / Устойчивость к усталости Максимальная прочность – не самый важный критерий. Обычно изделие весьма редко испытывает такие нагрузки. Микротрещины образуются и при более умеренных нагрузках. Потеря адгезии между волокнами и связующим вызывает продление трещины вглубь связующего. Нагрузка, которую композитное изделие может выдержать до возникновения трещины, будет зависеть от адгезии волокно-связующее и прочности связующего Повышение способность противостоять циклическим нагрузкам (стойкость к усталости) есть ГЛАВНОЕ преимущество эпоксидных систем по сравнению с полиэфирными и другими. Именно поэтому в высокотребовательных применениях предпочение всегда отдается эпоксидам Типичные кривые «нагрузка – растяжение» для систем на разных связующих (Пост-отверждение – 5 часов при 80 °C)


Слайд 6

Хрупкие материалы Стекловидные реактопласты, например, эпоксидные с высокой степенью сшивки Температура стеклования намного выше рабочих т-р. Хрупкие, полное разрушение при повреждении Эластомерные реактопласты Температура стеклования ниже рабочих температур Не деформируются – прочность за счет растяжения молекул


Слайд 7

Вязкость разрушения В науке о материалах вязкость разрушения это свойство, которое описывает способность материала, имеющего трещину, сопротивляться разрушению. Это свойство является одним из самых важных для практически всех конструкционных применений. Вязкость разрушения определяется фактором интесивности нагрузки, при которой тонкая трещина начинает расти. Вязкость разрушения – это количественное выражение устойчивости к хрупкому разрушению. При большой вязкости разрушения материал скорее будет разрушаться по пластичному пути. А при низкой вязкости разрушения – по хрупкому пути. KIc dimension Pa ? m


Слайд 8

Растяжимые материалы Растяжимость - это свойство твердого материала деформироваться под воздействием растяжения, при этом материал может быть пластично деформирован без разрушения Ударная прочность это баланс прочности и растяжимости и является способностью материала поглощать механическую (кинетическую) энергию вплоть до разрушения. Это область под кривой «воздействие/растяжение»


Слайд 9

Как улучшить растяжимость в реактопластах? Изменить условия Температура (рабочая Т по отношению к Tg) Скорость деформации (как быстро прикладывается нагрузка) Изменить молекулярную «сеть» Плотность сшивки полимера Изменение типа воздействия


Слайд 10

Изменение температуры и скорости деформации


Слайд 11

Изменение молекулярной сети полимера Уменьшение плотности сшивки Пластификаторы Фталаты Пальмовое масло Углеводородные смолы Специальные материалы Гибкие эпоксидные смолы (например XZ 92466.00 / D.E.R.™ 3913 ) Изоцианат блочный предполимер Уретановые смолы с акрилатной функциональной группой (Реактивные-) Разбавители Моно-функциональные алифатические (например Polypox® R-24 / D.E.R. 721) Моно-функциональные ароматические (например Polypox R-6 / D.E.R. 723) Би-функциональные (например D.E.R. 732P) Мульти (3/4) - функциональные (например Polypox R-20 / D.E.R. 742) ™ Trademark of The Dow Chemical Company


Слайд 12

Изменение типа воздействия Трещина от разового воздействия или Трещина от циклического воздействия Хрупкое разрушение отличает особая поверхность излома – она обычно относительно гладкая. Трещина прогрессирует сквозь материал, происходит раскол. На рисунке справа поверхность раскола стали после разрушения хрупкого типа Растяжимость стали зависит от легирующих добавок. Чем больше углерода, тем менее растяжимая (более твердая, хрупкая) будет сталь Твердая матрица


Слайд 13

Уменьшить тип воздействия. КАК ? Упрочнение (повышение растяжимости) хрупкого Хрома (твердость по Виккерсу 1060 MPa) за счет включений меди (твердость по Виккерсу 369 MPa) Трещина, распространяясь слева направо, должна деформировать частицу меди, и зародиться снова. Энергия проникновения трещины распределяется по крупице меди по всем направлениям и должна заново сконцентрироваться, чтобы продолжить растрескивание добавьте упрочняющий агент


Слайд 14

Упрочнение за счет системы двух фаз Упрочнение за счет системы двух фаз, изменяемые параметры: Свойства добавки Концентрация Прочность на сдвиг на поверхности раздела фаз Размер частиц Полидисперсность Трещина от разового воздействия или Трещина от циклического воздействия


Слайд 15

FORTEGRA™ 201 ударопрочная эпоксидная смола Технология аддукта CTBN – LER Carboxyl-Terminated Butadiene acrylo-Nitril copolymer - Liquid Epoxy Resin Реактивно индуцированный «процесс» разделения фаз Эпоксидные группы обуславливают разделение фаз и образование доменов FORTEGRA 201 по сравнению с просто CTBN Химическая модификация в Fortegra приводит к разделению фаз Образуются меньшие, более обнородные домены Наблюдается более равномерное усиление прочности CTBN каучук CTBN-LER каучук 2 µm ™ Trademark of The Dow Chemical Company


Слайд 16

20-30% Free Liquid Epoxy Resin 40% Elastomer Content EEW: 320 – 360 gr/eq Viscosity: 150,000 – 230,000 mPa.s @ 25°C ™ Trademark of The Dow Chemical Company FORTEGRA™ 201 ударопрочная эпоксидная смола


Слайд 17

™ Trademark of The Dow Chemical Company FORTEGRA™ 201 ударопрочная эпоксидная смола


Слайд 18

220K 760K ™ Trademark of The Dow Chemical Company FORTEGRA™ 201 ударопрочная эпоксидная смола


Слайд 19

FORTEGRA™ 100 Модификатор прочности Технология блок-сополимера Самоорганизующийся процесс Зависит от Рецепутуры: тип отвердителя, количество наполнителя и т.п. Условия отверждения: температура, время и т.д. Добавление в эпоксидную рецептуру и отверждение ™ Trademark of The Dow Chemical Company


Слайд 20

100% прочностная добавка EEW: отсутствует Вязкость: 3,000 – 4,000 mPa.s при 25°C ™ Trademark of The Dow Chemical Company FORTEGRA™ 100 Модификатор прочности


Слайд 21

™ Trademark of The Dow Chemical Company FORTEGRA™ 100 Модификатор прочности


Слайд 22

™ Trademark of The Dow Chemical Company FORTEGRA™ 100 Модификатор прочности


Слайд 23

FORTEGRA™ 301 ударопрочная эпоксидная смола Технология ядро-оболочка Вторая фаза – диспергированные частицы – уже готовы Уникальная технология диспергирования Dow Уже готовая ™ Trademark of The Dow Chemical Company


Слайд 24

85% Свободная жидкая эпоксидная смола 15% Каучук ядро в оболочке Core Shell Rubber (CSR) EEW: 206 – 216 gr/eq Вязкость: 68,000 – 72,000 mPa.s @ 25°C 3,000 – 4,000 mPa.s @ 50°C ™ Trademark of The Dow Chemical Company FORTEGRA™ 301 ударопрочная эпоксидная смола


Слайд 25

™ Trademark of The Dow Chemical Company FORTEGRA™ 301 ударопрочная эпоксидная смола


Слайд 26

FORTEGRA™ упрочнение эпоксидных составов FORTEGRA ™ 100 series Самоорганизующийся Блок сополимер FORTEGRA ™ 201 Аддукт CTBN-LER FORTEGRA ™ 301 Каучук ядро в оболочке Уже готовая При отверждении 20 – 100 nm 1 – 2 µm 300 nm Вязкость 1600 2800 2240 У контроля 1400 Легче в использовании ™ Trademark of The Dow Chemical Company При отверждении


Слайд 27

Перечень марок Fortegra 5 – 10% упрочнителя, Что это значит? FORTEGRA 100 ? 5% вес. в рецептуре FORTEGRA 201 ? 12.5% - 25% вес. в рецептуре FORTEGRA 301 ? 33% - 66% вес. в рецептуре


Слайд 28

3 семейства упрочняющих добавок Основаны на трех разных технологиях Разный эффект усиления Различная вязкость Области применения: Композиты (Порошковые) Покрытия Заливки Напольные покрытия FORTEGRA™ в Эпоксидных Композитах Увеличавается надежность и долговечность!!! Устойчивость к (неожиданным) воздействиям Ударная вязкость KIc Устойчивость к постоянным циклическим нагрузкам Стойкость к усталости ™ Trademark of The Dow Chemical Company


Слайд 29

Контакты ЗАО "НЕО Кемикал" Юлия Ташкинова tashkinova@neochemical.ru (8313) 32-06-74, 33-68-68, 32-59-63 Дау Юроп, Московское Представительство Дмитрий Белобородов dbeloborodov@dow.com Dow Europe GmbH Toine Dinnissen tdinnissen@dow.com


Слайд 30


Слайд 31

Mechanical Properties Comparison All data are typical data and not to be construed as specifications


Слайд 32

Fibre Reinforced Composites All data are typical data and not to be construed as specifications


Слайд 33

Fatigue Testing Run standard tensile testing and determine the stress at break (SBreak) Run fatigue test series at a fraction of the maximum stress the specimen could withstand (S) Sinusoidal loading in tension-tension R = min. load / max. load = 0.1/1 = 0.1 Test Frequency = 5 Hz 4” gauge length Record the amount of cycles after which the specimen fails


Слайд 34

Back-up Fracture-modes Schematic appearance of round metal bars after tensile testing. (a) Brittle fracture (b) Ductile fracture after local necking (c) Completely ductile fracture


Слайд 35

Compact Tension Testing of Epoxies ASTM Standard D 5045) Pnax = load at failure B = sample thickness W = length a = crack length f(a/w) is geometry dependent Strain energy release rate (plane strain) Stress intensity factor proportional to fracture toughness (J/m2)


Слайд 36


Слайд 37

Amphiphilic block co-polymer self-assembly Vesicle + Epoxy Matrix Amphiphilic block copolymer toughening phase Spherical micelle Wormlike micelle


×

HTML:





Ссылка: