Investigation of the modifier 2-benzofuran-1,3-dione content effect on the heat resistance of epoxy composites

Abstract

Наведено технологічні аспекти модифікації термореактивного зв’язувача для забезпечення поліпшення теплофізичних характеристик композитних матеріалів і захисних покриттів на їх основі. Для формування епоксикомпозитних матеріалів використовували епоксидний зв’язувач DER – 331 виробництва «Dow Chemical Comp» (Німеччина). Для зшивання епоксидного зв’язувача використано твердник холодного тверднення триетилентетрамін ТЕТА (q = 10 мас.ч. на 100 мас.ч. епоксидної смоли DER – 331). Для модифікування епоксидного олігомеру DER – 331 використовували модифікатор 2-Бензофуран-1,3-діон-фталевий ангідрид, який вводили у зв’язувач за вмісту від q = 0,10…3,00 мас.ч. Молекулярна формула даного модифікатора – C8H4O3. Проведено комплексні дослідження теплофізичних властивостей, за результатами яких встановлено оптимальний вміст модифікатора фталевого ангідриду у реактопластичній матриці, який становить q = 0,10…0,25 мас.ч. на 100 мас.ч. олігомерА DER – 331. Дослідження модифікованих композитів в умовах впливу підвищених температур проводили з використанням термогравіметричного (ТГА) та диференційно-термічного (ДТА) аналізу. При цьому модифіковані композити характеризуються такими властивостями: температура початку втрати маси (початок деструкції матеріалу) – Тn = 618…622 К; кінцева температура втрати маси (завершення деструкції матеріалу) – Тк = 706,1…709,2 К; відносна втрата маси таких матеріалів становить εm = 57,7…61,0%. Виконано математичний розрахунок значень енергії активації термічної деструкції для визначення стійкості до руйнування хімічних зв’язків при впливі температурного фактора. Доведено, що енергія активації розроблених композитів підвищується у 1,3–1,4 раза при введенні модифікатора за вмісту q = 0,10…0,25 мас.ч., що свідчить про термічну стійкість модифікованих композитів.

The technological aspects of modification of epoxy oligomer DER – 331 to provide improvement of thermophysical characteristics of composite materials and protective coatings based on them are presented. Cold-cured triethylenetetramine TETA hardener was used to crosslink the epoxy binder (q = 10 parts by weight per 100 parts by weight of DER-331 epoxy resin). Thermogravimetric (TGA) and differential thermal (DTA) analysis was performed to study modified composites under the influence of elevated temperatures. A mathematical calculation of the values of the activation energy of thermal destruction to determine the resistance to destruction of chemical bonds under the influence of temperature factor.