Исследования изнашивания эпоксидных полимеров показывают, что с увеличением концентрации метафенилендиамина (МФДА) износ сначала снижается, затем достигает минимального значения и, наконец, возрастает (рис. 6). При изменении содержания метафенилендиамина от 10 до 13 мас.ч. износ эпоксидного компаунда уменьшается в 2,5 раза. В отличие от износа коэффициент трения и температура стеклования эпоксидного компаунда достигает максимальных значений при оптимальном содержании отвердитеся в связующем. Повышение износа отвержденного эпоксидного олигомера в области больших концентраций отвердителя МФДА можно объяснить снижением физико-механических свойств связующего, обусловленного пластифицирующим влиянием избытка МФДА.

Рис. 6 Зависимость интенсивности изнашивания (1), температуры стеклования (2) и коэффициента трения (3) эпоксидных компаундов от содержания метафенилендиамиина [5].

Аналогичный характер носит зависимость износа эпоксидного связующего от температуры отверждения. При этом высокий износ эпоксидных компаундов при отверждении в области высоких температур термообработки обусловлен протеканием в объеме и в поверхностных слоях связующего термоокислительных и деструктивных процессов. Это приводит к появлению в процессе термостарения в ИК-спектрах эпоксидного олигомера полосы поглощения при 1680 см-1, свидетельствующей об образовании продуктов, имеющих С=О группы. Энергия активации процесса термостарения эпоксидного олигомера составляет на воздухе 53,6 кДж/моль, а в атмосфере кислорода - 30,6 кДж/моль.

Высокой стабильностью свойств обладают эпоксидные олигомеры, отвержденные цианэтилированными полиаминами. В связи с этим представляло интерес оценить влияние указанных отвердителей на износостойкость и физико-механические свойства эпоксидных олигомеров.

В таблице 10. приведены свойства эпоксидных олигомеров различной структуры, отвержденных моноцианэтилированным диэтилентриамином. Результаты исследований свидетельствуют о неоднозначном влиянии природы олигомеров на износостойкость и физико-механические свойства отвержденного связующего. В ряду эпоксидно-диановых олигомеров молекулярная массса практически не влияет на физико-маханические свойства полимеров. Однако химическая структура олигомеров оказывает существенного влияние на износ отвержденных смол. Так, например, с ростом молекулярной массы наблюдается снижение износа эпоксидных диановых олигомеров. Полимеры на основе диглицидиловых эфиров фталевой и изометилтетрагидрофталевой кислот имеют близкие физико-механические свойства и износ. Эпоксирезорциновый и эпоксианилиновый полимеры довольно существенно различаются по ударной вязкости, напряжению сдвига и износу. Причем эпоксирезорциновый полимер обладает в 6-10 раз более высокими показателями, чем эпоксианилиновый, уступая ему по разрушающему напряжению при сжатии, модулю упругости и твердости. Однако более низкими физико-механическими свойствами и более высокой износостойкостью по сравнению с другими композициями обладает эпоксидный олигомер, отвержденный имидозолиновым отвердителем.

Таблица 10.

Физико-механическая характеристики и линейный износ полимеров на основе эпоксидных олигомеров различной структуры [8].

* прочность при сжатии

** модуль упругости при сжатии

*** ударная вязкость

**** твердость

***** линейный износ

Фрикционные испытания показали, что эпоксидные связующие, отвержденные ангидридами дикарбоновых кислот, обладают высокими триботехническими характеристиками. Так, например, было установлено, что на износ и коэффициент трения эпоксидных композитов большое влияние оказывает как температура, так и длительность термообработки. При этом увеличение температуры отверждения от 120 до 200 °С приводит к сокращению с 8 до 3 ч продолжительности термообработки, при которой износ эпоксидных композитов не изменяется. Более продолжительная термообработка композита в диапазоне указанных температур малоэффективна, так как изменяет интенсивность изнашивания лишь в пределах ошибки эксперимента. С увеличением длительности термообработки наблюдается возрастание коэффициента трения. Термообработка при 120 °С вызывает сравнительно небольшое возрастание коэффициента трения, а при 160-200 °С – значительно большее, причем в последних двух случаях в начальный период наблюдается более интенсивный рост коэффициента трения. Такой хараактер изменения интенсивности изнашивания и коэффициента трения можно объяснить влиянием температуры и продолжительности термообработки на изменение физико-механических свойств эпоксидных композитов.