В эксперименте использованы модифицированные многослойные углеродные нанотрубки (УМНТ), синтезированные, модифицированные и диспергированные в раствор нефраса в Российском новом университете (ООО НПП «Центр нанотехнологий»), Москва.
Нанотрубки выделили из раствора, высушили и в виде порошка ввели в клеевые композиции. Строки с добавкой УМНТ в таблицах выделены.
1. Эпоксидная смола ЭД-20 и отвердитель ПЭПА
Промышленные продукты завода имени Я. М. Свердлова, Дзержинск, Нижегородская область. Разрывная нагрузка — на пластинках 0,5 × 5 × 100 мм. Ударная прочность — на пластинках 0,5 мм и 20 × 20 мм. Разделительный слой при формировании пластинок: пчелиный воск и парафин в уайт-спирите. Толщина клеевого слоя в испытании на сдвиг — 2 мм.
| № | Состав, масс.% | Разрывная нагрузка, кгс/мм² | Относительное удлинение, отн.% | Ударная прочность, Дж | Прочность на сдвиг, Н/мм² | Прочность на отрыв, 150 мм/мин |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Выдержка 1 сутки | ||||||
| 1 | ЭД-20 — 90,0 ПЭПА — 10,0 | 55,0 | не определялось | 12,0 | 8,5 | 25,3 |
| 2 | ЭД-20 — 89,5 ПЭПА — 10,5 УМНТ — 0,5 | 58,0 | не определялось | 16,8 | 16,3 | 38,4 |
| Выдержка 7 суток | ||||||
| 3 | ЭД-20 — 90,0 ПЭПА — 10,0 | 59,5 | не определялось | 14,0 | 9,5 | 29,2 |
| 4 | ЭД-20 — 89,5 ПЭПА — 10,5 УМНТ — 0,5 | 64,9 | не определялось | 20,7 | 18,0 | 41,2 |
| Выдержка 30 суток | ||||||
| 5 | ЭД-20 — 90,0 ПЭПА — 10,0 | 61,8 | не определялось | 14,3 | 9,7 | 29,9 |
| 6 | ЭД-20 — 89,5 ПЭПА — 10,5 УМНТ — 0,5 | 94,5 | не определялось | 22,0 | 18,5 | 43,1 |
2. Полиэфирная смола ПН-51 и отвердитель Butanox M50
Продукты ОАО «Пермские полиэфиры», Пермь. Геометрия образцов и толщина клеевого слоя — как в испытании ЭД-20.
| № | Состав, масс.% | Разрывная нагрузка, кгс/мм² | Относительное удлинение, отн.% | Ударная прочность, Дж | Прочность на сдвиг, Н/мм² | Прочность на отрыв, 150 мм/мин |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Выдержка 1 сутки | ||||||
| 1 | ПН-51 — 99,0 Бутанокс — 1,0 | 110,0 | 62,0 | 18,0 | 11,5 | 38,0 |
| 2 | ПН-51 — 98,5 Бутанокс — 1,0 УМНТ — 0,5 | 138,0 | 57,0 | 21,0 | 19,6 | 52,0 |
| Выдержка 7 суток | ||||||
| 3 | ПН-51 — 99,0 Бутанокс — 1,0 | 118,0 | 60,0 | 20,0 | 12,8 | 41,0 |
| 4 | ПН-51 — 98,5 Бутанокс — 1,0 УМНТ — 0,5 | 144,0 | 55,0 | 26,0 | 24,0 | 55,0 |
| Выдержка 30 суток | ||||||
| 5 | ПН-51 — 99,0 Бутанокс — 1,0 | 121,0 | 60,0 | 20,0 | 13,0 | 42,0 |
| 6 | ПН-51 — 98,5 Бутанокс — 1,0 УМНТ — 0,5 | 152,0 | 54,0 | 26,5 | 29,0 | 58,0 |
3. Клей 88 СА
Типовая рецептура клея 88 СА. Разрывная нагрузка в этой серии указана в кгс/см².
| № | Состав, масс.% | Разрывная нагрузка, кгс/см² | Относительное удлинение, отн.% | Ударная прочность, Дж | Прочность на сдвиг, Н/мм² | Прочность на отрыв, 150 мм/мин |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Выдержка 1 сутки | ||||||
| 1 | клей 88 СА | 98,0 | 112,0 | не определялось | 1,6 | 12,5 |
| 2 | клей 88 СА УМНТ — 0,5 | 116,0 | 105,0 | не определялось | 2,2 | 16,0 |
| Выдержка 7 суток | ||||||
| 3 | клей 88 СА | 110,0 | 106,0 | не определялось | 1,8 | 14,0 |
| 4 | клей 88 СА УМНТ — 0,5 | 128,0 | 99,0 | не определялось | 2,4 | 18,0 |
| Выдержка 30 суток | ||||||
| 5 | клей 88 СА | 112,0 | 103,0 | не определялось | 1,8 | 15,0 |
| 6 | клей 88 СА УМНТ — 0,5 | 142,0 | 91,0 | не определялось | 2,7 | 24,0 |
4. Клей Terokat-2444
Композиция на основе полихлоропренового каучука. Разрывная нагрузка указана в кгс/см². Добавка УМНТ в этой серии — 0,25 масс.%.
| № | Состав, масс.% | Разрывная нагрузка, кгс/см² | Относительное удлинение, отн.% | Ударная прочность, Дж | Прочность на сдвиг, Н/мм² | Прочность на отрыв, 150 мм/мин |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Выдержка 1 сутки | ||||||
| 1 | Terokat-2444 — 90,0 нефрас 80/120 — 10,0 | 80,0 | 95,0 | не определялось | 1,2 | 12,5 |
| 2 | Terokat-2444 — 89,75 нефрас 80/120 — 10,0 УМНТ — 0,25 | 93,0 | 89,0 | не определялось | 1,6 | 16,0 |
| Выдержка 7 суток | ||||||
| 3 | Terokat-2444 — 90,0 нефрас 80/120 — 10,0 | 82,0 | 90,0 | не определялось | 1,4 | 14,0 |
| 4 | Terokat-2444 — 89,75 нефрас 80/120 — 10,0 УМНТ — 0,25 | 98,0 | 84,0 | не определялось | 2,2 | 24,0 |
| Выдержка 30 суток | ||||||
| 5 | Terokat-2444 — 90,0 нефрас 80/120 — 10,0 | 97,5 | 89,0 | не определялось | 1,4 | 15,0 |
| 6 | Terokat-2444 — 89,75 нефрас 80/120 — 10,0 УМНТ — 0,25 | 112,0 | 81,0 | не определялось | 2,4 | 29,0 |
Заключение
- Введение углеродных нанотрубок в композиции эпоксидной и полиэфирной смол сопровождается существенным повышением разрывной нагрузки отверждённых плёнок, их ударной прочности, а также прочности клеевых соединений на сдвиг и отрыв. Снижение относительного удлинения говорит о трёхмерной структуризации клеевого соединения; для полного набора показателей требуется около 7–8 суток.
- Клеевые композиции на основе каучуков с углеродными нанотрубками дают практически 1,5–2-кратное повышение прочности на сдвиг и отрыв.
- Нужны дополнительные разработки составов, чтобы определить оптимальную концентрацию добавки.