Полимерные композиционные материалы принято классифицировать на термопласты и реактопласты.
Описание реактопластов
Реактопласты представляют собой материалы, образующиеся на основе полимеров (формальдегидных, эпоксидных, полиэфирных и иных синтетических смол) и связующих веществ (стекольные нити, целлюлозы, сажи, мела и других материалов), результат их комбинирования под воздействием тепла, катализаторов и отвердителей – полимерные материалы трехмерной структуры. На этапе термической обработки реактопласты плавятся, после чего необратимо отвердевают. При повторном нагревании они не способны к плавлению и растворению, высокие температуры разрушают их структуру.
Такая особенность данных композитов позволяет отдавать им предпочтение во многих отраслях промышленности, это химически стойкие материалы к органическим, кислотным и щелочным растворителям.
Реактопласты – материалы многокомпонентные, редко применяемые без дополнительных добавок, которые регулируют их свойства, приводя к необходимым требованиям. Для этого используют разного рода загустители, разбавители, смазки, красители, стабилизаторы, пластификаторы и эластаторы.
Среди распространенных видов реактопластов выделяют фенопласты, аминопласты, полиэфирные, эпоксидные, полиуретановые пластики и другие полимерные образования.
Эпоксидные смолы
Одним из вариантов исходного полимерного материала для изготовления реактопластов являются эпоксидные смолы. Они могут находиться в жидком (как мед) или тягучем (как гудрон) состоянии. В чистом виде они используются редко, однако при соединении с отвердителем в процессе полимеризации образуют прочные полимерные композиты широкого применения.
Использование эпоксидной смолы берет начало в середине 20-го века, в современном мире она широко применяется в разных отраслях промышленности (строительство, автомобиле-, судо-, авиа-, ракетостроение), а также и в повседневной жизни (клеи, украшения и др.)
Их преимущества заключаются в следующих свойствах:
- Клеящие – за счет адгезивных способностей эпоксидные смолы используют для изготовления клея;
- Высокая прочность;
- Стойкость к слабым кислотам и многим другим химическим реагентам;
- Водонепроницаемость;
- Незначительная усадка после отвердевания;
- Легкость самого материала;
- Простота при эксплуатации.
На технологические и эксплуатационные характеристики эпоксидной смолы большое влияние оказывает непосредственно отвердитель, в качестве которого могут использоваться фенолы, третичные амины или их заменители.
Разные пропорции компонентов в составе полимера могут изменить прочностные и другие свойства соединения. Увеличение объема отвердителя в общей массе приведет к резкому ускорению процесса отверждения, его излишки будут лишь выделяться на поверхности полимера, снизятся прочностные и устойчивые свойства материала, он станет крайне хрупким. При уменьшении количества отвердителя невозможно будет получение твердого прочного материала, он станет липким и не сможет связать молекулы эпоксидной смолы.
Поэтому необходимо использовать исключительно рекомендованные пропорции для сохранения всех свойств и характеристик полимерного материала.
На время отверждения смолы оказывает основное влияние, помимо состава соединения, температура, повышение которой ускоряет данный процесс.
Современными учеными найдены уникальные полимерные смолы и эпоксидные составы, способные к отверждению в условиях низких температур.