Представлені результати дослідження технологічних і пружно-міцних показників модифікованих низьков'язких епоксидних сумішей і композитів на їх основі. Отримано числові значення параметрів математичних залежностей, що описують зміну міцності і деформативних показників досліджуваних композитів в залежності від тривалості натурного експонування і інтенсивності актинометричних параметрів. Виявлено епоксидні композиції, що володіють найбільш високою рухливістю і життєздатністю, а також мінімальним розігрівом сумішей в процесі затвердіння. Вивчено впливу виду отвердителей на пружно-міцнісні показники епоксидних композитів, а також кінетика зміни їх властивостей в процесі натурного кліматичного старіння в помірно-континентальному кліматі протягом одного календарного року. Проведено моделювання зміни відносного межі міцності і подовження епоксидних полімерів при розтягуванні в залежності від тривалості натурного експонування і накопиченої інтенсивності сумарної сонячної радіації і ультрафіолетових випромінювань діапазонів A і B.

Анотація наукової статті з хімічних технологій, автор наукової роботи - Нізіна Тетяна Анатоліївна, Низин Дмитро Рудольфович, Артамонов Денис Олександрович, Канаєва Надія Сергіївна, Ланкіна Юлія Олексіївна


ANALYSIS OF THE CLIMATIC RESISTANCE OF MODIFIED EPOXY POLYMERS IN A TEMPERATE CONTINENTAL CLIMATE

The results of the research of technological and elastic-strength indicators of modified low-viscosity epoxy mixtures and composites on their basis are presented. Numerical values ​​of mathematical dependences parameters are obtained. They describe change of strength and deformation parameters of investigated composites depending on duration of the field exposure and intensity of actinometric parameters. Epoxy compositions with the highest mobility and viability together with minimal heating of mixtures during curing have been revealed. Has been studied the influence of the hardener species on the elastic-strength indices of epoxy composites, as well as the kinetics of their properties in the process of natural climatic aging in a moderately continental climate during one calendar year. Modeling of changes in the relative strength limit and extension of epoxy polymers under stretching, which is depending on the duration of the field exposure and the accumulated intensity of total solar radiation and ultraviolet radiation of ranges A and B, was carried out.


Область наук:
  • хімічні технології
  • Рік видавництва: 2020
    Журнал
    Експерт: теорія і практика
    Наукова стаття на тему 'АНАЛІЗ КЛІМАТИЧНОЇ СТІЙКОСТІ МОДИФІКОВАНИХ епоксидних полімерів В УМОВАХ помірно-континентальний клімат'

    Текст наукової роботи на тему «АНАЛІЗ КЛІМАТИЧНОЇ СТІЙКОСТІ МОДИФІКОВАНИХ епоксидних полімерів В УМОВАХ помірно-континентальний клімат»

    ?УДК 69.034.92: 547-311 РВ! 10.24411 / 2686-7818-2020-10005

    АНАЛІЗ КЛІМАТИЧНОЇ СТІЙКОСТІ МОДИФІКОВАНИХ епоксидних полімерів В УМОВАХ помірно-континентальний клімат *

    © 2020 Т.А. Низина, Д.Р. Низин, Д.А. Артамонов, Н.С. Панаєва, Ю.А. Ланкіна **

    Представлені результати дослідження технологічних і пружно-міцних показників модифікованих низьков'язких епоксидних сумішей і композитів на їх основі. Отримано числові значення параметрів математичних залежностей, що описують зміну міцності і деформативних показників досліджуваних композитів в залежності від тривалості натурного експонування і інтенсивності актинометричних параметрів. Виявлено епоксидні композиції, що володіють найбільш високою рухливістю і життєздатністю, а також мінімальним розігрівом сумішей в процесі затвердіння. Вивчено впливу виду отвердителей на пружно-міцнісні показники епоксидних композитів, а також кінетика зміни їх властивостей в процесі натурного кліматичного старіння в помірно-континентальному кліматі протягом одного календарного року. Проведено моделювання зміни відносного межі міцності і подовження епоксидних полімерів при розтягуванні в залежності від тривалості натурного експонування і накопиченої інтенсивності сумарної сонячної радіації і ультрафіолетових випромінювань діапазонів А і В.

    Ключові слова: епоксидна смола, затверджувач, полімерний композит, в'язкість, життєздатність, міцність на розрив, подовження.

    Основне завдання будівельного матеріалознавства полягає в створенні матеріалів з підвищеними експлуатаційними характеристиками в поєднанні зі зниженням собівартості, матеріаломісткості і трудомісткості процесу виробництва. В даний час швидкість розробки будівельних матеріалів різного функціонального призначення та покриттів на їх основі стає все вище. На ринку все частіше з'являються склади, що володіють, за заявами виробників, безліччю цінних властивостей, що перевершують по їх поєднанню більшість відомих аналогів. Зокрема, при виборі захисно-декоративних покриттів будівельних виробів і конструкцій особлива увага

    необхідно приділяти не тільки пружно-міцності композитів на основі застосовуваних складів, а також їх реологическим показниками, життєздатності, тривалості затвердіння і т.д., що забезпечує надійне адгезионное зчеплення і, як наслідок, виконання покриттями своїх захисних функцій [1 - 3]. Крім того, захисні покриття, що наносяться на поверхню бетонних і залізобетонних будівельних виробів і конструкцій, що експлуатуються в умовах впливу кліматичних факторів, повинні володіти високою стійкістю до натурних факторів (перепади температури і вологості, актинометричні параметри і т.д.) [4 - 7].

    * Робота виконана за фінансової підтримки гранту РФФД №18-08-01050.

    ** Нізіна Тетяна Анатоліївна (Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.) - доктор технічних наук, професор кафедри «Будівельні конструкції», радник РААСН; Низин Дмитро Рудольфович (Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.) - кандидат технічних наук; Артамонов Денис Олександрович (Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.) - аспірант; Канаєва Надія Сергіївна (Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.) - аспірант; Ланкіна Юлія Олексіївна (Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.) - кандидат технічних наук, доцент; все - ФГБОУ ВО «Національний дослідницький Мордовський державний університет ім. Н. П. Огарьова », м Саранськ, Росія.

    При розробці складів захисно-декоративних покриттів найбільший інтерес представляють низковязкие епоксидні смоли і отверджувачі, композиції на основі яких мають необхідними технологічними характеристиками без додаткового використання розріджувачів і пластифікаторів, що призводять до істотного зниження властивостей формованих покриттів.

    В якості сполучних при виготовленні полімерних складів в даній роботі використовувалися епоксидні смолиЕД-20, Етал-247, Етал-370 і отвердители виробництва АТ «ЕНПЦ ЕПІТАЛ» - Етал-1440Н, Етал-1460, Етал-тисячі чотиреста сімдесят два, Етал-45М, що представляють собою суміші ароматичних і аліфатичних амінів [8, 9] Також паралельно були реалізовані порівняльні випробування складів на основі смол ЕД-20 і Етал-247, отвер-ждаемих ПЕПА. Всі використовувані в роботі склади тверднуть при кімнатній температурі, тобто використовується механізм «холодного затвердіння», що дуже важливо для забезпечення технологічності складів.

    При проведенні експериментальних досліджень оцінювалися як технологічні характеристики (динамічна в'язкість, життєздатність, максимальна температура розігріву) і пружно-міцнісні показники (межа міцності і відносне подовження при розтягуванні) епоксидних складів, так і їх кліматична стійкість при експонуванні в натурних умовах протягом одного календарного року.

    В'язкість компонентів полімерних сумішей і складів на їх основі вимірювалася за допомогою реометра HAAKEMARSШ. управління

    процесом вимірювання здійснювалося внутрішнім мікро контролером за допомогою спеціального програмного комплексу НААКЕ RheoWin. При аналізі зміни динамічної в'язкості від температури використовувалося рівняння аррениусовскую типу [10]:

    За = A • exp

    RT

    (1)

    де А - предекспоненціальний множник, Па-с;

    Їв - енергія активації, Дж / моль;

    І - універсальна газова постійна (8,31 Дж

    моль • К

    Т - абсолютна температура, К.

    Розраховані значення предекспонен-ціального множника і енергії активації компонентів полімерних сумішей наведені в табл. 1. В'язкість практично всіх використовуваних отвердителей нижче в'язкості смол, що дозволяє використовувати їх для зниження загальної в'язкості складів, тим самим збільшуючи технологічність. Виняток становить затверджувач Етал-1460, в'язкість якого перевищує аналогічний показник для смоли Етал-247 в середньому в 2,8 рази; проте з урахуванням високої рухливості самої смоли в'язкість сумішей на її основі для використовуваних видів затверджувачів завжди мінімальна (рис. 1).

    З огляду на, що в'язкість всіх видів використовуваних отвердителей значно нижче в'язкості епоксидних смол ЕД-20 і Етал-370, введення їх до складу полімерних сумішей

    призводить до очікуваного підвищення під-Таблиця 1 - Значення коефіцієнтів А і ЄЦ рівняння (1)

    Досліджувані компоненти сумішей Енергія активації Їв, кДж / моль предекспоненціальний множник А, Па-с

    Епоксидні смоли ЕД-20 76,271 4,62 х 10-13

    Етал-247 55,383 2,05 х 10-10

    Етал-370 66,609 1,46 х 10-11

    Затверджувачі Етал-1440Н 63,573 8,49 х 10-12

    Етал-1460 73,728 3,24 х 10-13

    Етал-тисячу чотиреста сімдесят дві 62,007 1,22 х 10-11

    Етал-45М 58,987 7,17 х 10-11

    ПЕПА 36,464 2,18 х 10-8

    Етал-370 Марка епоксидної смоли Марка отвердпхеля

    |Етап-144 ОН |Етап-1460? Етал-14 "2 |Етал-45М ІПЕП Рис. 1. Динамічна в'язкість епоксидних сумішей при температурі 25 ° С через 1 хвилину після замісу

    рухливості (рис. 1). Використання більш низьков'язких, ніж смоли, затверджувачів дозволяє підвищити рухливість сумішей на основі ЕД-20 від 1,6 до 4 разів. Найбільший ефект спостерігається для сумішей ЕД-20 + Етал-1440Н і ЕД-20 + Етал-45М. Ці ж види отвердителей (Етал-1440Н і Етал-45М) дозволили отримати найбільш рухомі склади на ос-

    нове модифікованої смоли Етал-370 (рис. 1).

    Відомо, що затвердіння епоксидних сполучних низькомолекулярними амінами супроводжується виділенням тепла і підвищенням температури реакційної суміші. Важливими технологічними показниками складів захисно-декоративних покриттів

    Мал. 2. Кінетичні криві набору температури полімерних сполучних на основемодіфіцірованной епоксидної смоли Етал-247 в залежності від виду затверджувача

    ф

    є: максимальна температура розігріву суміші і час її досягнення. Також до важливих показників слід віднести життєздатність, забезпечення якої дозволяє використовувати склади протягом досить тривалого часу (не менше 1 1,5 годин) [11, 12].

    Аналіз результатів дослідження кінетики затвердіння епоксидних сполучних показав (рис. 2), що склади, що містять від-вердітель Етал-1460, починають швидко розігріватися вже через 15-20 хвилин після поєднання смоли з затверджувачем, що зв '-

    зано з початком активної фази хімічної реакції. Характер кривої набору температури при використанні затверджувача Етал-1460 подібний до кривої для епоксидних складів, отверждаємих ПЕПА. Використання від-вердітелей Етал-1460 і ПЕПА призводить до розігріву сумішей до 163 ^ 202 оС (рис. 2, табл. 2) і, як наслідок, істотного зниження їх життєздатності і часу затвердіння.

    При заміні затверджувача Етал-1460 на Етал-1440Н, Етал-1472 або Етал-45М спостерігається плавний і повільний ріст температури протягом перших 2-3 годин. Максі-

    Таблиця 2 - Технологічні показники досліджуваних складів епоксидних полімерів

    Марка епоксидної смоли Марка затверджувача Динамічна в'язкість при 25 ° С, Па-с Максимальна температура розігріву, ° С Життєздатність, хв

    ЕД-20 Етал-1440Н 2,35 46 113

    Етал-1460 5,77 172 19

    Етал-1472 4,05 64 77

    Етал-45М 3,26 53 70

    ПЕПА 2,68 186 31

    Етал-247 Етал-1440Н 0,94 42 130

    Етал-1460 1,01 164 27

    Етал-1472 0,99 51 97

    Етал-45М 1,02 44 94

    ПЕПА 0,92 163 15

    Етал-370 Етал-1440Н 2,88 54 126

    Етал-1460 4,37 202 25

    Етал-1472 4,13 55 82

    Етал-45М 2,88 59 70

    Марка епоксидної смоли Марка затверджувача Досліджувана характеристика

    Щільність, г / см3 Межа міцності при розтягуванні, МПа Відносне подовження при максимальному навантаженні,%

    ЕД-20 Етал-1440Н 1,15 52,86 9,77

    Етал-1460 1,11 47,16 8,18

    Етал-45М 1,11 59,28 8,62

    Етал-247 Етал-1440Н 1,08 40,81 8,60

    Етал-1460 1,11 44,26 8,37

    Етал-1472 1,08 50,92 10,76

    Етал-45М 1,09 36,28 7,61

    Етал-370 Етал-1440Н 1,11 54,70 11,05

    Етал-1460 1,04 33,70 6,37

    Етал-45М 1,09 37,34 6,68

    ЕД-20 ПЕПА 1,12 53,16 6,29

    Етал-247 ПЕПА 1,07 52,34 7,64

    ЕКСПЕРТ:

    ТЕОРІЯ ТА ПРАКТИКА

    2020. № 1 (4)

    Таблиця 3 - Властивості епоксидних композитів в початковому стані

    мальная температура розігріву сумішей для вищевказаних отвердителей в залежності від виду смоляний частини варіюється в інтервалі від 42 до 64 оС, що в 3 ^ 3,5 рази менше максимальних температур в разі застосування Етал-1460 або ПЕПА (табл. 2). Найбільший розігрів суміші в цьому випадку досягається для складу ЕД-20 + Етал-тисячу чотиреста сімдесят дві, найменший - для Етал-247 + Етал-1440Н.

    Результати механічних випробувань досліджуваних епоксидних полімерів свідчать (табл. 3) про істотне варіювання фізико-механічних властивостей в залежності від виду смоли і затверджувача. Для виявлення найбільш оптимальних складів за комплексом технологічних показників полімерних сумішей та фізико-механічних характеристик полімерів на їх основі (в початковому стані) було проведено порівняння отриманих полімерів зі складом ЕД-20 + ПЕПА. Встановлено, що близькими по міцності при розтягуванні з контрольним композитом, що володіє ораст = 53,16 МПа, є склади ЕД-20 + Етал-1440Н, Етал-247 + Етал-1472, Етал-247 + Етал-45М і Етал-370 + Етал-1440Н. Найбільшою міцністю при розтягуванні, складовою 59,28 МПа, володіє склад на основі епоксидної смоли ЕД-20, отверждающей Етал-45М.

    При цьому всі склади на основі отвердителей фірми «ЕПІТАЛ» дозволяють отримати полімери з більшою або порівнянної (в порівнянні з контрольним складом) де-формативного (табл. 3). Найбільше відносне подовження при розтягуванні, варіюється від 8,6 до 11,05%, зафіксовано для складів, отверждаємих Етал-1440Н. Також досить високою здатністю до подовження, що становить 10,8%, володіє полімер Етал-247 + Етал-1472. Відносне подовження при розтягуванні для вищевказаних композитів перевищує аналогічний показник контрольного складу в 1,37 ^ 1,77 рази.

    З аналізу науково-технічної літератури [4-7, 13-16], присвяченій аналізу кліматичної стійкості полімерних матеріалів, відомо, що до найбільш агресивних

    чинників, що впливають відносять інтенсивність сонячної радіації, в тому числі її ультрафіолетові складові. З огляду на, що інтенсивність які впливають кліматичних факторів существено варіюється в залежності від місяця експонування, досліджувалася динаміка накопичення акти-нометріческіх параметрів в залежності від місяця і сезону експонування.

    Аналіз зміни основних метеорологічних параметрів проводили за допомогою автоматичної станції контролю забруднення атмосферного повітря [17]. Вимірювання метеорологічних параметрів здійснювалося автоматично кожні 20 хвилин, актинометричних параметрів - кожні 10 хвилин в цілодобовому режимі. Для експонування зразків використовувалися випробувальні стенди, розміщені на базі еколого-метеорологічної лабораторії Національного Дослідницького Мордовського державного університету ім. Н.П. Огарьова (м Саранськ).

    Для опису зміни відносного межі міцності і відносного подовження епоксидних композитів при розтягуванні в залежності від тривалості експонування і актинометричних параметрів використовувалися експоненціальні залежності виду:

    Д<ст = ехр (аХ * *), (2)

    КСТ = ехр (а * • ХРх),

    (3)

    де а Х, РХ - коефіцієнти рівняння, що залежать від складу досліджуваного композиту; Х - змінний фактор, що ототожнюється в залежності від виду аналізованих кривих з тривалістю експонування (Т, добу), сумарною сонячною радіацією (О, МДж / м2) або сумарним ультрафіолетовим випромінюванням діапазону А (ІА, МДж / м2), В (верб, кДж / м2).

    Графічні залежності, що описують зміну відносного межі міцності на розрив полімерів на основі епоксидних смол ЕД-20, Етал-247 і Етал-370в залежності від сумарної сонячної радіації представлені на рис. 3. Ус-

    а)

    1,2

    0,8

    0,6

    0,4

    0,2

    ж

    \ >v

    \ N * \ \ Ж ^ о ----- --- ж. _ - • Ж.-Ж.

    X |s • 4

    - - - _ |

    500 1000 1500 2000 2500 Сумарна сонячна радіація, МДж / м-ВПд отвердптеля (епоксидна смола ЕД-20):

    3000

    3500

    ж Етал-1440Н

    | Етал-1460

    про Етал-45М

    б)

    1,2

    0,8

    0,6

    0,4

    0,2

    A

    про - | -ж

    про

    500 1000 1500 2000 2500 Сумарна сонячна радіація, МДж / м2 Вид затверджувача (епоксидна смола Етал-247):

    3000

    3500

    <: Етал-1440Н

    | Етал-1460 А Етал-1472 оЕтал-45М

    в)

    1.6

    1.4

    з про 1,2

    ч Про

    g 3 1

    Про S С- X

    I- про

    >До

    0,8

    E | 0,6

    G X

    Про 0,4

    у ч

    | Про ° X / ч ч ч

    / / --- ч ч ч

    ж про ч ч. ч ж

    ч '• -

    500

    1000

    1500

    2000

    2500

    3000

    3500

    Сумарна сонячна радіація. МДж / м-Від отвердптеля (епоксидна смола Етал-370):

    * Етал-1440Н | Етал-1460 про Етал-45М

    Мал. 3. Зміна відносного межі міцності на розрив епоксидних полімерів на основі смол ЕД-20 (а), Етал-247 (б), Етал-370 (в) в залежності від сумарної сонячної радіації (отвердители: Етал-1440Н - штрихпунктирна лінія; Етал -1460 - штрихова лінія; Етал-45М -

    суцільна лінія)

    тановлено, що найбільшою кліматичної стійкістю володіють склади на основі модифікованої епоксидної смоли Етал-247 (рис. 3, б). Максимальне зниження межі міцності на розрив після року натурного експонування не перевищує 20% для складу, отвержденного Етал-45М. Для полімерів, отверждаємих Етал-1440Н і Етал-1460, залишкова міцність становить, відповідно, 98 і 84% від контрольних показників. Вплив на склад Етал-247 + Етал-1472 кліматичних факторів практично не призводить до зміни властивостей на всьому досліджуваному часовому інтервалі. При цьому відносний межа міцності при розтягуванні для композитів на основі епоксидної смоли Етал-370 для всіх досліджуваних видів затверджувачів через

    один рік натурного експонування становить близько 0,5 (рис. 3, в). Для складів на основі смоли ЕД-20 і затверджувачів Етал-1460 і Етал-45М даний показник через 12 місяців випробувань знижується ще більше - до 0,3 і 0,4 відповідно (рис. 3, а). Найбільш високою стійкістю в умовах впливу кліматичних факторів в даному випадку має композит ЕД-20 + Етал-1440Н, для якого відносна міцність через рік становить близько 65%.

    Значення коефіцієнтів апроксимуючих залежностей, що описують зміну відносного переділу міцності (2) і відносного подовження (3) при розтягуванні епоксидних полімерів представлені в табл. 4. З аналізу значень коефіцієнтів детермінації Я2 слід, що изме-

    Таблиця 4 - Значення коефіцієнтів рівнянь (2) і (3), що описують вплив тривалості

    експонування (Т, добу), інтенсивності сумарної сонячної радіації (О, МДж / м2) і ультрафіолетових випромінювань діапазонів А (ІА, МДж / м2) і В (верб, кДж / м2) на міцність (2) і деформативні (3) характеристики при розтягуванні епоксидних полімерів, експонованих в помірно-континентальному кліматі (м Саранськ)

    Вид затверджувача Исслед. фактор Значення коефіцієнтів рівняння (2) Значення коефіцієнтів рівняння (3)

    а х Рх R2 а х Рх R2

    1 2 3 4 5 6 7 8

    Епоксидна смола ЕД-20

    Етал-1440Н Т -2,69 х 10-3 0,876 0,754 -4,85 х 10-3 0,908 0,823

    а -1,15 х 10-2 0,444 0,773 -2,33 х 10-2 0,452 0,864

    мул -4,21 х 10-2 0,448 0,774 -8,77 х 10-2 0,456 0,866

    верб -3,78 х 10-2 0,301 0,858 -1,43 х 10-1 0,226 0,943

    Етал-1460 Т -8,97 х 10-2 1,284 0,925 -5,22 х 10-3 1,055 0,969

    а -7,96 х 10-3 0,644 0,975 -3,15 х 10-2 0,529 0,985

    мул -5,28 х 10-2 0,649 0,976 -1,49 х 10-1 0,533 0,986

    верб -1,22 х 10-1 0,295 0,982 -2,92 х 10-1 0,249 0,991

    Етал-45М Т -1,10 х 10-3 1,161 0,971 -4,71 х 10-3 0,970 0,987

    а -8,88 х 10-3 0,566 0,967 -2,62 х 10-2 0,477 0,986

    мул -4,65 х 10-2 0,572 0,967 -1,06 х 10-1 0,482 0,986

    верб -4,15 х 10-2 0,380 0,957 -9,56 х 10-2 0,321 0,981

    Епоксидна смола Етал-247

    Етал-1440Н Т -4,69 х 10-3 0,493 0,662 -3,60 х 10-2 0,309 0,772

    а -1,46 х 10-2 0,205 0,603 -7,01 х 10-2 0,132 0,731

    мул -2,67 х 10-2 0,207 0,604 -1,04 х 10-1 0,133 0,731

    верб -2,67 х 10-2 0,131 0,686 -1,21 х 10-1 0,064 0,740

    Етал-1460 Т -1,00 х 10-2 0,461 0,719 -4,56 х 10-1 -0,084 0,754

    а -2,11 х 10-2 0,238 0,732 -4,34 х 10-1 -0,057 0,762

    мул -4,25 х 10-2 0,238 0,730 -3,68 х 10-1 -0,057 0,762

    верб -7,08 х 10-2 0,068 0,589 -3,48 х 10-1 -0,030 0,766

    Закінчення таблиці 4

    1 2 3 4 5 6 7 8

    Етал-тисячу чотиреста сімдесят дві Т - - - -1,21 x 10-1 0,145 0,912

    Q - - - -1,50 x 10-1 0,077 0,922

    Ua - - - -1,88 x 10-1 0,078 0,923

    Ub - - - -2,09 x 10-1 0,035 0,920

    Етал-45М Т -1,42 x 10-1 0,076 0,968 -1,50 x 10-2 0,511 0,790

    Q -1,65 x 10-1 0,035 0,968 -2,66 x 10-2 0,297 0,864

    Ua -1,83 x 10-1 0,036 0,968 -6,31 x 10-2 0,302 0,867

    Ub -1,82 x 10-1 0,023 0,968 -5,69 x 10-2 0,207 0,880

    Епоксидна смола Етал-370

    Етал-1440Н Т -3,34 x 10-4 1,221 0,609 -1,05 x 10-1 0,339 0,707

    Q -3,55 x 10-3 0,569 0,437 -2,41 x 10-1 0,132 0,654

    Ua -1,89 x 10-2 0,572 0,432 -3,56 x 10-1 0,132 0,653

    Ub -3,76 x 10-2 0,270 0,369 -4,41 x 10-1 0,051 0,629

    Етал-1460 Т -4,24 x 10-4 1,250 0,301 -6,12 x 10-6 2,130 0,884

    Q -7,50 x 10-9 2,260 0,346 -3,18 x 10-4 1,019 0,847

    Ua -1,27 x 10-6 2,576 0,366 -6,34 x 10-3 1,026 0,846

    Ub -1,75 x 10-11 3,085 0,421 -2,08 x 10-2 0,492 0,815

    Етал-45М Т -1,54 x 10-11 4,220 0,631 -1,70 x 10-4 1,516 0,824

    Q -1,22 x 10-12 3,351 0,676 -8,22 x 10-5 1,180 0,915

    Ua -1,87 x 10-8 3,418 0,677 -2,47 x 10-3 1,202 0,916

    Ub -7,60 x 10-10 2,608 0,675 -8,27 x 10-4 0,913 0,927

    ня вищевказаних показників для композитів на основі смоли ЕД-20 з досить високим ступенем надійності описується експонентними залежностями (2) і (3). Також високою вірогідністю мають залежності виду (2) для складів Етал-247 + Етал-45М = 0,968). Коефіцієнти детермінації для складів, одержуваних на основі низковязкі смоли Етал-247 і затверджувачів Етал-1440Н і Етал-1460, варіюються в межах від 0,589 до 0,732.

    З огляду на, що використовувана залежність (2) не дозволяє з достатньою точністю описати процес підвищення міцних показників на початковому етапі натурного експонування, виявлений для складів Етал-370 + Етал-1460 і 12 Етал-370 + Етал-45М, було запропоновано замінити її на рівняння виду:

    1

    (4)

    Так!

    раст 1 + у Х • х + ЕХ • х 2

    де уХ, ех - коефіцієнти рівняння, що залежать від складу досліджуваного полімеру; Х - то ж, що і для залежностей (2) і (3).

    Зміна виду аппроксимирующего рівняння для даних полімерів з (2) на (4) дозволила підвищити коефіцієнт детермінації з 0,301-0,677 до 0,657-0,914 (табл. 5), що підтверджує доцільність подібної заміни.

    За сукупністю проведених досліджень можна зробити висновок, що найбільш кліматично-стійкі композити отримані на основі епоксидної смоли Етал-247. При цьому, з огляду на, що полімерні суміші на основі даної смоли, що тверднуть амінними отвердителями Етал-1440Н, Етал-1472 і Етал-45М, мають найкращі технологічними показниками (висока рухливістю і життєздатність), а також найменшою температурою розігріву в процесі затвердіння, саме їх слід віднести до найбільш перспективним в плані використання у вигляді захисно-декоративних покриттів бетонних і залізобетонних виробів і конструкцій, що піддаються впливу натурних кліматичних факторів.

    Таблиця 5 - Значення коефіцієнтів рівняння (4), що описує вплив тривалості експонування (Т), інтенсивності сумарної сонячної радіації (О) і ультрафіолетових випромінювань діапазону А (ІА) і В (ів) на характеристики міцності при розтягуванні епоксидних полімерів, експонованих в помірно континентальному кліматі (м Саранськ)

    Вид Исслед. Значення коефіцієнтів рівняння (4)

    затверджувача фактор Y х 0х R2

    Епоксидна смола Етал-370

    т, добу -6,01 2,660 0,914

    Етал-1460 q, МДж / м2 -0,39 0,031 0,764

    Ua, МДж / м2 -8,35 12,08 0,769

    Ub, кДж / м2 -0,40 0,038 0,657

    т, добу -4,85 2,590 0,955

    Етал-45М q, МДж / м2 -0,12 0,020 0,742

    Ua, МДж / м2 -2,75 7,990 0,745

    Ub, кДж / м2 -0,02 0,019 0,680

    бібліографічний список

    1. Полімерні покриття для бетонних і залізобетонних конструкцій / В.П. Селян та ін. - Саранськ: Вид-во СВМО, 2010. - 224 с.

    2. Нізіна Т.А. Захисно-декоративні покриття на основі епоксидних і акрилових єднальних. - Саранськ: Вид-во мордою. ун-ту, 2007. -258с.

    3. Полімербетони: монографія / В.П. Селю-їв, Ю.Г. Іващенко, Т.А. Низина. - Саранськ: Вид-во мордою. ун-ту, 2016. - 284 с.

    4. Залежність температури поверхні зразків від характеристик клімату при експозиції в натурних умовах / В.О. Старцев, І.М. Медведєв, А.С. Кротов, С.В. Панін // Корозія: матеріали, захист. - 2013. - №7. - С. 43-47.

    5. Кліматичні випробування будівельних матеріалів / під заг. ред. д-ра техн. наук проф. О.В. Старцева, акад. РААБН д-ра техн. наук проф. В.Т. Єрофєєва, акад. РААБН д-ра техн. наук проф. В.П. Селяева. - М .: Видавництво АСВ, 2017. -558 с.

    6. Низин Д.Р. Кліматична стійкість захисно-декоративних покриттів на основі модифікованих епоксидних зв'язуючих: дис. ... канд. техн. наук. - Казань, 2017. - 216 с.

    7. Корозійна агресивність приморській атмосфери. Ч.1. Фактори впливу (огляд) / О.М. Каблов і ін. // Корозія: матеріали, захист -2013. - №12. - С. 6-18.

    8. Епоксидні матеріали / Т.В. Лапицкий,

    B.А. Лапицкий // Композитний світ. - 2006. -№7. - С. 16-17.

    9. Затверджувачі епоксидних смол / В.А. Бобильов // Композитний світ. - 2006. - №4. -

    C. 20-24.

    10. Roller M. B. Characterization of the Time-Temperature-Viscosity Behavior of Curing B-Staged Epoxy Resin / M.B. Roller // Polym. Eng. Sci. -1975. - v. 15, No 6. - Pp. 406-414.

    11. Вплив отвердителей на технологічність епоксидних сполучних і механічні властивості полімерів на їх основі / Т.А. Низина і ін. // Вісник БГТУ ім. В.Г. Шухова. Білгород. - 2017. - №9. - С. 19-24.

    12. Аналіз зміни технологічних характеристик епоксидних сумішей і фізико-механічних властивостей полімерів на їх основі в залежності від виду смол і затверджувачів / Т.А. Низина і ін. // Будівництво: нові технології - нове обладнання. - 2018. -№1-2. - С. 46-51.

    13. Кліматичне старіння композиційних матеріалів авіаційного призначення. I. Механізми старіння / О.М. Каблов і ін. // Деформація і руйнування матеріалів. - 2010. -№ 11. - С. 19-27.

    14. Кліматичне старіння композиційних матеріалів авіаційного призначення. II. Релаксація вихідної структурної нерівномірності градієнт властивостей по товщині / О.М. Каб-лов та ін. // Деформація і руйнування матеріалів. - 2010. - №12. - С. 40-46.

    15. Кліматичне старіння композиційних матеріалів авіаційного призначення. III. Релаксація вихідної структурної нерівномірності градієнт властивостей по товщині / О.М. Каб-лов та ін. // Деформація і руйнування матеріалів. - 2011. - № 1. - С. 34-40.

    16. Аналіз впливу затверджувача на кліматичну стійкість епоксидних композицій-

    ф

    ційних матеріалів / Т.А. Низина і ін. // Вісник ОНУ. Будівництво - 2017. - № 1. -С. 55-64.

    17. Матеріальна база вузу як інноваційний ресурс розвитку національного дослід-

    ницького університету / Т.А. Низина, В.П. Се-ляев // Довговічність будівельних матеріалів, виробів та конструкцій: мат. Всеросс. наук.-техн. конф. - Саранськ: Вид-во мордою. ун-ту, 2014. - С. 115-121.

    Надійшла до редакції 17.01.2020 р.

    ЕКСПЕРТ:

    ТЕОРІЯ ТА ПРАКТИКА

    2020. № 1 (4)

    ANALYSIS OF THE CLIMATIC RESISTANCE OF MODIFIED EPOXY POLYMERS IN A TEMPERATE CONTINENTAL CLIMATE

    © 2020 T. A. Nizina, D. R. Nizin, D. A. Artamonov, N. S. Kanaeva, Yu. A. Lankina *

    The results of the research of technological and elastic-strength indicators of modified low-viscosity epoxy mixtures and composites on their basis are presented. Numerical values ​​of mathematical dependences parameters are obtained. They describe change of strength and deformation parameters of investigated composites depending on duration of the field exposure and intensity of actinometric parameters. Epoxy compositions with the highest mobility and viability together with minimal heating of mixtures during curing have been revealed. Has been studied the influence of the hardener species on the elastic-strength indices of epoxy composites, as well as the kinetics of their properties in the process of natural climatic aging in a moderately continental climate during one calendar year. Modeling of changes in the relative strength limit and extension of epoxy polymers under stretching, which is depending on the duration of the field exposure and the accumulated intensity of total solar radiation and ultraviolet radiation of ranges A and B, was carried out.

    Keywords: epoxy, hardener, polymer composite, viscosity, viability, tensile strength, lengthening.

    Received for publication on 17.01.2020

    * T.A. Nizina (Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.) - Dr. of Technical, Advisor to RAABS, Professor of the Department of Building Structures; D. R. Nizin (Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.) - Candidate of Technical; D. A. Artamonov (Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.) - Postgraduate; N. S. Kanaeva (Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.) - Postgraduate; Yu. A. Lankina (Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.) - Candidate of Technical; Mordovian State University named after N. P. Ogarev (Saransk, Russia)


    Ключові слова: ЕПОКСИДНА СМОЛА / затверджувачем / ПОЛІМЕРНІ КОМПОЗИТ / В'ЯЗКІСТЬ / ЖИТТЄЗДАТНІСТЬ / Міцність при розтягуванні / ВИДОВЖЕННЯ / EPOXY / HARDENER / POLYMER COMPOSITE / VISCOSITY / VIABILITY / TENSILE STRENGTH / LENGTHENING

    Завантажити оригінал статті:

    Завантажити