Study of thermal properties of epoxy composites filled with nanoparticles

Abstract

Исследованы композиты на основе эпоксидной диановой смолы марки ЭД-20, для сшивания которой использован низкомолекулярный отвердитель полиэтиленполиамин (ПЭПА). В качестве добавки применяли нанодисперсный наполнитель фуллерен С 60 . Исследованы теплофизические свойства эпоксидных композитов в диапазоне температур ΔТ = 303-473 К. Определены показатели теплостойкости по Мартенсу, коэффициент теплового линейного расширения, температура стеклования, относительная усадка разработанных композитов. Установлено, что для формирования композитов с улучшенными теплофизическими свойствами целесообразно незначительное содержание С 60 q = 0,010-0,050 масс. % на 100 масс. % ЭД-20 и 10 масс. % ПЭПА. Composites on the basis of bisphenol epoxy resin ED-20 with the low molecular weight polyethylene polyamine (PEPA) curing agent were studied. As an additive the nano-filler C 60 was used. Thermal properties of epoxy composites in the temperature range T = 303-473 K were investigated. Martens heat resistance temperature, thermal expansion coefficient, glass transition temperature and the relative shrinkage of the developed composites were estimated. It was found that the low content of nanofiller (q = 0.01-0.05 wt. % of C 60 with 100 wt. % of ED-20 and 10 wt. % of PEPA) is optimal for the formation of composites with improved thermal properties. с овременная промышленность нуждается в разра-ботке новых эффективных материалов с улучшен-ным комплексом свойств. Применение композит-ных материалов (КМ) на основе эпоксидной матрицы позволяет снизить металлоемкость конструкций и защитить их поверхности от влияния внешних фак-торов (агрессивных сред, переменных температур и др.). При этом эксплуатационные свойства конструк-ций в значительной степени зависят от теплостойко-сти новых материалов. Улучшить свойства конечного композиционного материала возможно путем введе-ния в его состав наночастиц различной физико-хими-ческой природы [1][2][3][4]. Поэтому модификация теплофи-зических свойств в результате введения наноразмер-ных частиц является актуальной задачей современ-ного полимерного материаловедения.Анализ работ [1, 2, 4-9] позволяет утверждать, что одним из эффективных способов улучшения теплофизических свойств эпоксидных компози-тов является введение наполнителей различной дисперсности и физико-химической природы. Сочетание так их материа лов позволяет отка-заться от применения традиционных лакокра-сочных материалов и использовать КМ в виде защитных покрытий. Для оценки температур-ного диапазона эксплуатации новых КМ про-водится исследование их свойств при нагрева-нии [9][10][11].Цель настоящей работы -исследовать влияние количества фуллерена С 60 на теплостойкость и коэф-фициент теплового линейного расширения наноком-позитов. матерИалы И методИка ИсследованИяВ качестве основного компонента связующего при формировании нанокомпозитных материалов (НКМ) Наноматериалы * Херсонская государственная морская академия / Kherson State Maritime Academy.

Properties of Epoxy Resins‐Based Composite Materials with the Addition of Microspheres

“…It is possible to enhance the performance characteristics of a final composite material by introducing nanoparticles of various physical and chemical nature to its composition [1,2]. Therefore, improvement of corrosive characteristics resulting from the introduction of nanoscale particles is a relevant objective of modern polymeric materials science.…”

“…Application of composite materials (CMs) based on epoxy matrix allows reducing the specific amount of metal per structure and protect their surfaces from the external influence, e.g., corrosive media, alternating temperatures, etc. [1].…”