Получение резиноволокнистых композитов армированием фторкаучука

 

К перспективным композиционным материалам относятся резиноволокнистые композиты (РВК), получаемые по традиционной технологии изготовления с повышенными эксплуатационными свойствами.

За счет высоких удельных механических свойств, стойкости к действию высоких температур, тепловому старению, а также электропроводящих свойств, перспективно использовать углеродные волокна (УВ) в составе материалов, к которым предъявляют требования высокой механической прочности, одновременно с небольшой массой материала.

Введение углеродных волокон в смеси на основе фторкаучука приводит к получению резин с малой остаточной деформацией сжатия. Большое влияние на взаимодействие волокна с полимерной матрицей оказывает природа поверхности углеродного волокна. Недостаточную прочность связи между волокнами и эластомерной матрицей и, как следствие, снижение усиливающей способности устраняют предварительной модификацией поверхности УВ.

Широкое распространение эластомеров, наполненных короткими волокнами, обусловлено специфичностью их свойств и возможностью переработки на обычном смесительном оборудовании. К наиболее важным факторам, определяющим свойства РВК, относятся размер армированного волокна, соотношение длины к диаметру, сохранение этих размеров в процессе смешения, степень адгезии и содержание волокна в резиновой матрице.

Целью настоящего исследования являлось усиление свойств фтористой резины с введением в смесь углеродного волокна. Исследовано влияние короткого углеродного волокна на свойства получаемых композитов на основе фторкаучука СКФ-26 (Р/С 420-37). Углеродные волокна использовались полученные на основе полиакрилонитрильного прекурсора (марки УК - ТУ 1916-214-51385208-2002) и углеродное гидратцеллюлозное волокно (УГЦВ - ТУ 1916-001-9637987-2009), технические характеристики которых приведены в табл.

Таблица 1

Технические характеристики УВ

Наименование показателей	Норма по ТУ*
	УК	УГЦВ
Линейная плотность, г/м	27+5
Плотность (объёмная масса), г/см3	1,75+0,05
Удельное объёмное электрическое сопротивление, Ом*см		0,043+0,012
Разрушающее напряжение элементарной нити при разрыве, МПа		430
Разрушающее напряжение элементарной нити при растяжении ,ГПа	2,0

*Данные ООО «Аргон», ООО «Балаково Карбон Продакшн»

 

Возможность применения стадии модификации УВ приводит к увеличе­нию прочности связи волокно-эластомер, за счет адгезионного контакта на границе раздела фаз.

В качестве адгезирующих модификаторов предлагается использо­вать органосиланы: 3-аминопропилтриэтоксисилан (М-1); 3-глицидопропил­триметоксиси­лан (М-2) ; 2метакрилоксипропилтриметоксисилан (М-3).

Исследованием методом термогравиметрического анализа установлено (табл. 2), что силаны разлагаются эндотермически в узком температурном интервале. Установлено, что карбонизованный остаток образуют только М-1,2.

Таблица 2

Обобщенные данные ТГА и ДСК ПАН органосиланов

Название продукта	Температурный интервал пиролиза, 0С	∆Н, Дж/г	Остаток, %, при температурах, 0С
			100	200	300	400	500	600	700	800
М-1	110-166 243-299	90,4 562,0	82,11	41,7	35	30,6	28	26	24,2	24
М-2	205-252 327-392	84,2 789,6	99,2	40,5	20	11,0	9,7	9,3	8,8	8,6
М-3	156-204	-273	98,6	3,2	2,0	1,2	0,9	0,7	0,5	0,5