Отчёт об испытаниях

Нанотрубки Dealtom в клеевых композициях

Как добавка модифицированных углеродных нанотрубок Dealtom меняет прочность клеевых композиций.

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.

Клей на основе ЭД-20. Разрывная нагрузка в кгс/мм².
№Состав, масс.%Разрывная нагрузка, кгс/мм²Относительное удлинение, отн.%Ударная прочность, ДжПрочность на сдвиг, Н/мм²Прочность на отрыв, 150 мм/мин
Выдержка 1 сутки
1ЭД-20 — 90,0
ПЭПА — 10,0
55,0не определялось12,08,525,3
2ЭД-20 — 89,5
ПЭПА — 10,5
УМНТ — 0,5
58,0не определялось16,816,338,4
Выдержка 7 суток
3ЭД-20 — 90,0
ПЭПА — 10,0
59,5не определялось14,09,529,2
4ЭД-20 — 89,5
ПЭПА — 10,5
УМНТ — 0,5
64,9не определялось20,718,041,2
Выдержка 30 суток
5ЭД-20 — 90,0
ПЭПА — 10,0
61,8не определялось14,39,729,9
6ЭД-20 — 89,5
ПЭПА — 10,5
УМНТ — 0,5
94,5не определялось22,018,543,1

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.

Клей на основе ПН-51. Разрывная нагрузка в кгс/мм².
№Состав, масс.%Разрывная нагрузка, кгс/мм²Относительное удлинение, отн.%Ударная прочность, ДжПрочность на сдвиг, Н/мм²Прочность на отрыв, 150 мм/мин
Выдержка 1 сутки
1ПН-51 — 99,0
Бутанокс — 1,0
110,062,018,011,538,0
2ПН-51 — 98,5
Бутанокс — 1,0
УМНТ — 0,5
138,057,021,019,652,0
Выдержка 7 суток
3ПН-51 — 99,0
Бутанокс — 1,0
118,060,020,012,841,0
4ПН-51 — 98,5
Бутанокс — 1,0
УМНТ — 0,5
144,055,026,024,055,0
Выдержка 30 суток
5ПН-51 — 99,0
Бутанокс — 1,0
121,060,020,013,042,0
6ПН-51 — 98,5
Бутанокс — 1,0
УМНТ — 0,5
152,054,026,529,058,0

3. Клей 88 СА

Типовая рецептура клея 88 СА. Разрывная нагрузка в этой серии указана в кгс/см².

Клей 88 СА. Разрывная нагрузка в кгс/см².
№Состав, масс.%Разрывная нагрузка, кгс/см²Относительное удлинение, отн.%Ударная прочность, ДжПрочность на сдвиг, Н/мм²Прочность на отрыв, 150 мм/мин
Выдержка 1 сутки
1клей 88 СА98,0112,0не определялось1,612,5
2клей 88 СА
УМНТ — 0,5
116,0105,0не определялось2,216,0
Выдержка 7 суток
3клей 88 СА110,0106,0не определялось1,814,0
4клей 88 СА
УМНТ — 0,5
128,099,0не определялось2,418,0
Выдержка 30 суток
5клей 88 СА112,0103,0не определялось1,815,0
6клей 88 СА
УМНТ — 0,5
142,091,0не определялось2,724,0

4. Клей Terokat-2444

Композиция на основе полихлоропренового каучука. Разрывная нагрузка указана в кгс/см². Добавка УМНТ в этой серии — 0,25 масс.%.

Клей Terokat-2444. Разрывная нагрузка в кгс/см².
№Состав, масс.%Разрывная нагрузка, кгс/см²Относительное удлинение, отн.%Ударная прочность, ДжПрочность на сдвиг, Н/мм²Прочность на отрыв, 150 мм/мин
Выдержка 1 сутки
1Terokat-2444 — 90,0
нефрас 80/120 — 10,0
80,095,0не определялось1,212,5
2Terokat-2444 — 89,75
нефрас 80/120 — 10,0
УМНТ — 0,25
93,089,0не определялось1,616,0
Выдержка 7 суток
3Terokat-2444 — 90,0
нефрас 80/120 — 10,0
82,090,0не определялось1,414,0
4Terokat-2444 — 89,75
нефрас 80/120 — 10,0
УМНТ — 0,25
98,084,0не определялось2,224,0
Выдержка 30 суток
5Terokat-2444 — 90,0
нефрас 80/120 — 10,0
97,589,0не определялось1,415,0
6Terokat-2444 — 89,75
нефрас 80/120 — 10,0
УМНТ — 0,25
112,081,0не определялось2,429,0

Заключение

  1. 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.
  2. Клеевые композиции на основе каучуков с углеродными нанотрубками дают практически 1,5–2-кратное повышение прочности на сдвиг и отрыв.
  3. Нужны дополнительные разработки составов, чтобы определить оптимальную концентрацию добавки.

Советник генерального директора УКБМ
по химическим вопросам, к.х.н., доцент

В. Л. Катаманов

Услуги

Консультация и пробный образец

Сотрудники НПП «Центр нанотехнологий» консультируют по применению многослойных углеродных нанотрубок и других наноматериалов DEALTOM в вашем продукте. Возможно изготовление пробных образцов из материала заказчика.