Отвердители

Так принято называть органические вещества, которые при введении их в олигомеры вступают с ними в химическую реакцию, приводящую к образованию пространственной макромолекулярной сетки. При этом термопластичный в исходном состоянии олигомер превращается в жесткий сетчатый термореактивный продукт. В результате химической реакции взаимодействия олигомера с отвердителем изменяется физическое состояние системы. Из жидкой или вязкотекучей бинарной системы (олигомер + отвердитель) она становится химически определенным твердым телом.

Отвердители используются только с олигомерами, имеющими в своем химическом строении реакционно-способные функциональные группы (РФГ) [2]. К ним относятся фенолоформальдегидные олигомеры новолачного и резольного типа, эпоксидные и алкидные смолы, а также ненасыщенные полиэфирмалеинаты и полиэфиракрилаты.

Основными физико-химическими характеристиками отвердителя является его функциональность, то есть количество реакционно-способных групп и подвижных атомов, и молекулярное строение (алифатический или ароматический, расстояние между реакционными группами), включающее его молекулярную массу. От функциональности отвердителя зависит строение сетки отвержденного олигомера и соответственно свойства реактопласта.

Количество отвердителя должно быть стехиометричным содержанию РФГ в отверждаемом олигомере.

Недостаток отвердителя приводит к резкому ухудшению физических свойств реактопласта, избыток — к его пластификации и, как следствие, к снижению теплостойкости и модуля упругости.

Отвердители должны растворяться в олигомере (в том числе в его расплаве), обеспечивать требуемые по технологии жизнеспособность композиции, скорость и полноту отверждения, быть нетоксичными.

Требования жизнеспособности и одновременно высокой скорости отверждения для изотермических условий процесса являются взаимоисключающими. Для получения требуемого эффекта используют ступенчатый режим нагрева, УФ-облучение, также различные инициаторы и катализаторы.

Перечисленные технологические приемы не проходят бесследно для комплекса физических и эксплуатационных свойств получаемых реактопластов.

В качестве отвердителя фенолоформальдегидных олигомеров используют гексаметилентетрамин (уротропин), а также оксиды кальция и магния. В процессе реакции отверждения при повышенных температурах (160-200 °С) уротропин разлагается и, взаимодействуя с фенольными гидроксилами, образует метиленовые -СН₂— мостики, соединяющие соседние молекулы олигомера в жесткую густосшитую пространственную сетку.

Для отверждения эпоксидных олигомеров и сложных ненасыщенных полиэфиров используют алифатические и ароматические амины, дикарбоновые кислоты и их ангидриды.

Отверждение алифатическими аминами может происходить без нагревания. Ароматические амины, как менее реакционноспособные, требуют нагревания до 80-120 °С.

Физико-механические и термодеформационные свойства эпоксидов, отвержденных ароматическими аминами выше, чем при использовании аминов алифатических.