Применение отверждающихся эпоксидных композиций, как правило, связано с использованием модификаторов регулирующих свойства композиций в исходном и конечном состояниях, на стадиях отверждения и переработки. Отверждение таких многокомпонентных систем является сложным многостадийным процессом, включающим как образование пространственно сшитой полимерной матрицы, так и формирование ее структуры. Поскольку эти процессы в отверждающихся композициях протекают одновременно, они взаимно влияют на механизм и кинетику каждого.

В качестве сшивающего агента для эпоксидного олигомера ЭД-20 использовался ПЭПА, относящийся к отвердителям нуклеофильного типа. Взаимодействие ПЭПА с концевыми эпоксидными группами осуществляется за счет миграции подвижного атома водорода аминогруппы:

R2 R2 H R2

R1-N-H +CH2dÅ dΘ R1-N-CH2 R1 – N – CH2

dΘ O O O+ O

CH2 CH-O - CН-ОН

R-CH2 CH2 R-CH2 CH2 R – СН2 – СН2

R1-N-H +CH2dÅ dΘ

dΘ O O

CH2

R-CH2 CH2

Для осуществления полной сшивки эпоксидного олигомера соотношение между количеством атомов водорода и числом эпоксидных групп в олигомере должно быть стехиометрическим.

На начальных стадиях отверждения ЭД-20, когда не все молекулы поперечно сшиты, смола является термопластичной. При дополнительном отверждении поперечные сшивки становятся общими, и композиция переходит в отвержденное состояние.

Изучение кинетики отверждения показало, что для исходного олигомера формирование разветвленных макромолекул при отверждении протекает в течение 20 мин. С ростом завершенности реакции отмечен резкий подъем температуры до 1270С, рис.1, кр.1.

Рис.1. Кинетика отверждения эпоксидных композиций:

1 – 100 ЭД-20 + 15ПЭПА;

2 – 30ЭД-20 + 30 ГМА + 10ТХЭФ + 10,5ПЭПА;

2 – 30ЭД-20 + 30 ГМА + 10ТХЭФ + 10,5ПЭПА + 1% TiO2;

3 – 30ЭД-20 + 30 ГМА + 10ТХЭФ + 10,5ПЭПА + 5% TiO2;

4 – 30ЭД-20 + 30 ГМА + 10ТХЭФ + 10,5ПЭПА + 40% TiO2.

Введение в эпоксидный олигомер ГМА и ТХЭФ в количестве 30 и 10 масс. ч. соответственно по сравнению с немодифицированной композицией повышает максимальную температуру отверждения до 205 ºС.

Введение в эпоксидный олигомер TiO2 в количестве 1%, 5%, 40% по сравнению с ненаполненной композицией повышает максимальные температуры отверждения до 170, 175 и 123 ºС соответственно.

На стадии гелеобразования соединение разветвленных молекул в непрерывную сетку при введении в олигомер TiO2 протекает с меньшей скоростью, чем у исходного олигомера, что подтверждается увеличением времени гелеобразования, таблица 1.

Таблица 1

Кинетика отверждения эпоксидных композиций