к.т.н. Воскресенский А.В.

СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЕ ЭПОКСИДНЫХ ПОЛИМЕРРАСТВОРОВ С ДОБАВКАМИ БУТИЛКАУЧУКА

Пензенский государственный университет архитектуры и строительства, Россия

Важнейшим фактором, влияющим на физико-механические, реологические, и другие параметры полимерного композита, являются процессы структурообразования модифицированной полимерной матрицы.

Кроме того, выделение большого количества тепла при отверждении эпоксидной композиции из-за разности температур на поверхности тела и в его объёме может привести к зарождению и развитию трещин в большеразмерных конструкциях. Для регулирования структурообразовательных процессов в ЭК представляет интерес определение закономерности влияния различных факторов на процесс тепловыделения.

Количество теплоты определяли калометрическим методом. Данные, полученные с помощью этого метода, использовали для нахождения термодинамических свойств эпоксидных композиций.

Для нахождения величины теплового эффекта при отверждении эпоксидной композиции правомерно применение закона Гесса, по которому величина теплового эффекта зависит от начального и конечного состояния системы без учёта промежуточных состояний.

Теплоту реакции полимеризации находили по формуле:

, (1)

где – постоянная калориметра.

– площадь, ограниченная кривой и осью абсцисс.

При проведении исследований использовали термостат упрощённой конструкции. Для уменьшения потерь теплоты калориметром металлический стакан был заменён ёмкостью из полимерного теплоизоляционного материала.

Исследовано влияние вида добавок и наполнителя на максимальную теплоту тепловыделения и скорость тепловыделения.

Из анализа проведенных исследований видно, что увеличение тепловыделения происходит в результате введения модифицирующих добавки бутилкаучука в пределах 1,0 – 5,0% от массы смолы. При дальнейшем увеличении концентрации добавоки количество тепловыделения снижается по сравнению с контрольным образцом.

Таким образом, можно говорить о феноменологическом характере применяемых низкоуглеродных поверхностно активных веществ(ПАВ).

При анализе данных эксперимента зависимости температуры саморазогрева от концентрации вводимых добавок явно прослеживаются участи, соответствующие началу (переход матрицы из жидкой в гелеобразную фазу) и концу (переход из гелеобразной в твёрдую фазу) структурообразования. Максимальное значение температуры саморазогрева соответствует началу перехода из гелеобразного состояния в твёрдое, после этого температура снижается.

Полимеризация композиции имеет четыре фазы: на первом этапе наблюдается медленный рост температуры, образуются активные центры. Затем идёт процесс желатинизации, происходит рост цепей, т.е. реакция присоединения молекул мономера к активным центрам. Последующая фаза характеризуется переходом полимеррастворной композиции в гелеобразное состояние с резким ростом температуры, которая достигает максимального значения. Происходит формирование упорядоченных надмолекулярных структур. Четвёртая фаза характеризуется медленным снижением температуры и уплотнением структуры глобулярного типа.

Наибольший интерес представляет последняя фаза, т.к. скорость снижения температуры саморазогрева зависит от скорости выделения тепла через отверженную композицию, которая определяется регулярностью структуры полученного композита, наличием или отсутствием нарушений в его структуре.

В табл.1. показана динамика снижения скорости температуры композиции после прохождения максимума (ЭК с добавкой бутилкаучук).

Таблица 1.

Скорость снижения температуры композиций.

Номер состава	Скорость снижения температуры ЭК, , на различных наполнителях.
	Фторид магния	Кварцевый песок	ОПХПС
1	13	12	10
2	18	15	13
3	21	18	16
4	19	16	14
5	16	14	12

Приведённые результаты исследований показывают, что добавки хлорпарафинов и бутилкаучука в количестве 1,0 – 5,0% от массы эпоксидной смолы увеличивают температуру саморазогрева эпоксидных композиций, что способствует увеличению активных центров полимеризации на первом этапе и увеличивает скорость снижения температуры после достижения максимума. Это способствует улучшению структуры полимерраствора, приводит к её упорядочиванию. Из данных исследований можно сделать вывод, что вводимые модифицирующие добавки хлорпарафинов и бутилкаучука в количестве 1,0 – 3,0% от массы эпоксидной смолы улучшают структуру эпоксидных композитов, позволяют снижать дефектность структуры полимеррастворов.

Список литературы:

1. Воскресенский А.В. Влияние производственных факторов на долговечность железобетонных конструкций /А.В. Воскресенский, Н.И. Тарасеева, М.В. Рогулина// Новый университет. – 2014. №09.-С.49-53.