К.т.н. Воскресенский А.В.

Пензенский государственный университет архитектуры и строительства (Россия)

ПОВЫШЕНИЕ ПРОЧНОСТИ

ЭПОКСИДНЫХ ПОЛИМЕРРАСТВОРОВ ДОБАВКАМИ КАУЧУКОВ

Для изготовления химически стойких полов, защиты строительных конструкций и технологического оборудования от коррозии в настоящее время используются полимерные материалы на основе эпоксидных смол – полимеррастворы и полимербетоны.

В зависимости от условий эксплуатации эти материалы могут находиться под воздействием растягивающей или сжимающей нагрузки. В этом случае изменяется характер взаимодействия полимерного связующего со средой, скорость разрушения резко возрастает по сравнению с ненагруженным материалом.

Средопоглощение эпоксидных композиционных материалов в напряженном состоянии можно снизить путем модификации эпоксидного связующего поверхностно - активными веществами (ПАВ).

В данной работе изучено влияние добавок каучука СКН-18 на водопоглощение эпоксидных полимеррастворов в напряженном состояние.

В качестве связующего использовали эпоксидную смолу ЭД-20, которую отверждали диэтилентриамином.

Наполнитель – кварцевый песок и связующее брали в соотношение 5:1 по массе.

В качестве добавки применялся каучук СКН-18 в количестве 0,1; 0,25; 0,5; 3,0% от массы эпоксидной смолы.

Полимерраствор готовился следующим образом. В эпоксидную смолу, нагретую до 70 ⁰С, при постоянном перемешивании последовательно вводили добавка, кварцевый песок, нагретый также до 70 ⁰С, отвердитель – диэтилентриамин.

Общее время приготовления полимеррастворной смеси 3-6 минут.

После получения однородной массы полимеррастворную смесь укладывали в формы.

Отверждение полимерраствора осуществляли при комнатной температуре в течение 30 суток.

Отвержденные образцы подвергали воздействию сжимающей нагрузки, равной 30% от разрушающей, и погружали в воду.

Как показывают проведенные исследования, все использованные концентрации добавки каучука существенно снижают водопоглощение полимеррастворов в напряженном состоянии. Причем, наиболее эффективно снижают водопоглощение эпоксидных полимеррастворов малые концентрации добавки.

Данный процесс можно объяснить следующим образом. Способность композита в напряженном состоянии противостоять воздействию агрессивных сред в значительной мере определяется силами взаимодействия эпоксидного связующего с наполнителем и внутренними напряжениями, возникающими при отверждении полимерной композиции. Наличие водной пленки на поверхности кварцевого песка способствует ослаблению взаимодействия на границе «полимер – наполнитель» и создает благоприятные условия для диффузии воды в композит.

Добавка гидрофобизует поверхность наполнителя – кварцевого песка, вследствие чего поверхность частиц наполнителя лучше смачивается эпоксидной смолой, увеличиваются силы сцепления между полимерной матрицей и наполнителем.

Молекулы добавки, адсорбируясь на поверхности кварцевого песка, при оптимальной концентрации образуют ориентированный монослой, углеводородные радикалы которого обращены в сторону эпоксидного связующего. При этом часть полярных групп связующего блокируется, что приводит к созданию структурных элементов с регулярным чередованием активных и пассивных участков по отношению к поверхности наполнителя. Благодаря этому на границе «полимер – наполнитель» в эпоксидной матрице возникает ориентированные напряженные слои, что приводит к снижению внутренних напряжений в эпоксидных полимеррастворах.

В результате модификации эпоксидной смолы добавками каучука увеличивается адгезия эпоксидного связующего к поверхности кварцевого наполнителя, снижаются внутренние напряжения, поверхность частиц наполнителя гидрофобизуется, что затрудняет перенос воды в полимеррастворную композицию. Поэтому полимеррастворы с добавками ВЖК более водостойки, чем без добавок.

Таким образом, применение каучука СКН-18 в качестве модифицирующей добавки приводит к существенному улучшению эксплуатационных свойств эпоксидных полимеррастворов, работающих под нагрузкой.

Регулируя концентрацию модифицирующих добавок, можно получать эпоксидные полимеррастворы с заданными свойствами.