
Когда речь заходит о бензоксазиновых смолах, многие сразу представляют себе некую универсальную формулу, но на практике каждая партия требует тонкой настройки параметров. Вот уже три года мы в ООО Сычуань Тайхэн Композитные Материалы экспериментируем с разными катализаторами для полимеризации, и до сих пор нет идеального решения для всех случаев.
При температуре 160°C бензоксазиновая смола начинает проявлять аномальную текучесть, что мы заметили при формовании крупногабаритных панелей. В прошлом месяце пришлось экстренно менять давление впрыска на линии Siematic, когда гелеобразование происходило на 2 минуты раньше расчетного времени.
Интересно, что добавка 3% модифицированного каолина откладывает точку гелеобразования, но параллельно снижает прочность на излом готового изделия. В протоколе испытаний от 12.03.2024 видно, что образец №7 с добавкой выдержал всего 127 МПа против 148 МПа у базового состава.
На нашем производстве в промышленном парке Тяньфу пришлось перепроектировать систему подогрева пресс-форм для секторов длиннее 2,5 метров. Стандартные ТЭНы не обеспечивали равномерный прогрев по краям, где смола кристаллизовалась с образованием матовых пятен.
Стеклоткань типа 324 всегда считалась оптимальной для бензоксазинов, но в реальности при вакуумной инфузии мы наблюдали расслоение в угловых зонах. Техническая команда из 40 человек потратила два месяца на подбор оптимальной плотности плетения.
Особенно сложно пришлось с углеволокном T300 - адгезия к бензоксазиновой смоле оказалась ниже ожидаемой на 17%. Пришлось разрабатывать специальный праймер на основе эпокси-бензоксазинового гибрида, который, впрочем, увеличивал вязкость системы до неприемлемых значений для автоматизированного нанесения.
В архиве предприятия есть отчет по испытаниям образцов с базальтовым волокном - там вообще получился конфликт термических коэффициентов расширения. При цикличных термоударах от -40°C до +80°C появлялись микротрещины в матрице уже после 50 циклов.
Содержание летучих в смоле - вот что постоянно создает проблемы. Даже при соблюдении всех ГОСТов, в жаркие дни лета 2023 года мы фиксировали вспенивание в толстостенных изделиях. Пришлось устанавливать дополнительную дегазацию прямо перед заливкой.
Метод ИК-спектроскопии хорошо показывает степень отверждения, но на производстве проще использовать твердомер. Хотя и тут есть подвох - поверхностная твердость часто не соответствует внутренней структуре из-за градиента температур по сечению изделия.
Интересный случай был с партией от 14.11.2023: при идеальных параметрах отверждения механические характеристики оказались ниже паспортных. Разбор показал, что поставщик смолы изменил технологию синтеза без уведомления, уменьшив молекулярную массу исходных олигомеров.
Себестоимость квадратного метра готового изделия из бензоксазиновой смолы все еще превышает эпоксидные аналоги на 22-25%. Основная статья перерасхода - энергозатраты на температурный цикл, особенно этап подъема до 180°C с точностью ±3°C.
Мы рассчитывали на сокращение времени цикла при использовании катализаторов на основе фенолятов, но их стоимость сводила на нет всю экономию. К тому же, они требовали специальных условий хранения и утилизации.
Для крупных заказов типа корпусных деталей электрооборудования удалось оптимизировать процесс: теперь используем двухстадийное отверждение с промежуточной механической обработкой. Это позволяет сократить брак с 8% до 2,3%, что уже существенно влияет на рентабельность.
Эксперименты с наноглинами показали интересный эффект: при содержании 1,5% монтмориллонита ударная вязкость возрастает на 15%, но диэлектрические характеристики ухудшаются. Для электротехнических применений это неприемлемо.
Сейчас тестируем гибридные системы с фталоцианиновыми смолами - пока получается дорого, но для спецзаказов военного назначения вариант работоспособный. Правда, технологи из исследовательской группы жалуются на сложность прогнозирования поведения таких композиций при длительном старении.
На сайте https://www.th-composite.ru мы недавно опубликовали технические заметки по работе с бензоксазиновой смолой в условиях высокой влажности. Оказалось, что предварительная сушка при 80°C в течение 4 часов решает проблему водопоглощения, но добавляет еще одну операцию в технологическую цепочку.
В планах на 2024 год - испытание новых фотоинициаторов для УФ-отверждения тонкослойных покрытий. Если получится совместить это с существующей линией нанесения, сможем предложить рынку действительно инновационное решение для защитных покрытий электронных плат.