Диссертация (1141562), страница 12
Текст из файла (страница 12)
Адгезия ивлагостойкость таких покрытий значительно выше, чем при других способахнанесения защитных покрытий. Для повышения водо- и морозостойкости проводятобработку керамических, силикатных и бетонных изделий [124, 125].Высококонцентрированный поток плазмы применяют в экспресс-методеконтроля теплопроводности строительных композиционных материалов [67, 145].Плазменные установки используют для получения минеральных волокон изтугоплавких силикатсодержащих материалов [106], для модификации поверхностиполимерных материалов [98].
Обработка полимерных материалов приводит кувеличению поверхностной энергии полимеров и, как следствие, к улучшению ихгидрофильностииадгезиикзащищаемойповерхности.Обработкавнизкотемпературной плазме текстильных материалов различной химическойприроды и структуры значительно повышает их адгезию к цементному камню приполучении фибробетона.
Плазмохимическая обработка полимеров способствуеттакже значительномуснижениютехногеннойнагрузкина окружающуюприродную среду [115].Таким образом, широкие перспективы для модификации минеральныхнаполнителейкомпозиционныхсцельюматериаловповышенияоткрываетэксплуатационныхиспользованиепоказателейнеравновеснойнизкотемпературной плазмы. Следует отметить, что число публикаций в научнотехнической литературе по использованию низкотемпературной неравновеснойплазмы в строительстве существенно ограничено.671.7.Цели и задачи исследованийЦелью диссертационной работы является разработка модифицированныхэпоксидных композиционных материалов пониженной пожарной опасности,обладающих высокими прочностными характеристиками для повышения несущейспособности железобетонных конструкций.Достижение поставленной цели диссертационной работы предполагаетрешение следующих научных и практических задач: разработать теоретическиеэпоксидныхПКМ,положения создания пожаробезопасныхобладающихвысокимифизико-механическимихарактеристиками, для усиления железобетонных конструкций; установить зависимости содержания и химической природы наиболеераспространенных минеральных наполнителей, используемых для производстваполимеррастворов, а также продуктов бромирования эпоксидной диановой смолы,модифицированного анилином диглицидилового эфира тетрабромдиана ипроизводных ферроцена на термостойкость, горючесть и дымообразующуюспособность эпоксидных композитов; установитьнизкотемпературнойвлияниеобработкинеравновеснойтонкодисперснойплазмой(НТНП)кварцевойнамукипрочностныехарактеристики эпоксидных композитов; изучить влияние диаметра, длины и содержания минеральной фибры(наноструктурированного ферромагнитного микропровода) на прочностныехарактеристики эпоксидных композитов; оптимизировать состав модифицированных эпоксидных композиционныхматериалов пониженной пожарной опасности; провестиэксплуатационныхкомплексноехарактеристик,исследованиепоказателейтехнологическихпожарнойиопасностиразработанных модифицированных эпоксидных композиционных материалов; исследоватьэффективностьпримененияразработанныхмодифицированных эпоксидных ПКМ для повышения несущей способности68восстановленных железобетонных плит перекрытия, выполнить расчет ихпрочности; разработать технологию применения разработанных модифицированныхэпоксидных композиционных материалов пониженной пожарной опасности дляусиления железобетонных конструкций; провести промышленную апробацию разработанных модифицированныхэпоксидных ПКМ пониженной пожарной опасности, дать технико-экономическоеобоснование целесообразности их применения.692ОБЪЕКТЫ И МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЯПри разработке слабогорючих композиционных материалов на основеэпоксидныхолигомеров,железобетонныхпредназначенныхконструкций,дляиспользовалиремонтаматериалы,иусилениявыпускаемыеотечественной промышленностью.Исследования физико-химических, физико-механических и термическихсвойств эпоксидных композиционных материалов, а также показателей пожарнойопасности проводили в соответствии с действующими ГОСТам или пообщепринятым методикам, имеющим научно-техническое описание.
Обработкурезультатов экспериментальных исследований эпоксидных композитов выполнялив программном комплексе «Matlab», методами математической статистики.2.1Связующие для производства эпоксидных композиционныхматериаловПри разработке слабогорючих эпоксидных композиционных материалов дляусиления железобетонных конструкций применяли эпоксидно-диановые смолыпромышленных марок ЭД-20 и ЭД-22 (ГОСТ 10587-84 «Смолы эпоксиднодиановые неотвержденные»), эпоксидный компаунд «Этал-370/3» (ТУ 2257-37018826195-99). Физико-химические свойства эпоксидных смол определяли всоответствии с действующими ГОСТами: массовую долю эпоксидных групп – по ГОСТ 12497-78 «Пластмассы.Метод определения эпоксидных групп»; массовую долю ионов хлора и омыляемого хлора – по ГОСТ 22457-90«Смолы эпоксидные.
Метод определения массовой доли хлора»; массовую долю гидроксильных групп – по ГОСТ 17555-72 «Пластмассы.Методопределениягидроксильныхэпоксидированных соединениях»;группвэпоксидныхсмолахи70 массовую долю летучих веществ – по ГОСТ 22456-77 «Пластмассы.Метод определения содержания нелетучих и летучих веществ в эпоксидных смолахи композициях»; массовую долю хлора - по ГОСТ Р 52021-2003 «Смолы и соединенияэпоксидные.
Метод определения массовой доли хлора»; динамическую вязкость и время желатинизации – по ГОСТ 10587-84 п.4.8и п.4.9.Основные физико-химические свойства эпоксидно-диановых смол марок ЭД20, ЭД-22 и эпоксидного компаунда марки «Этал-370/3», использованных вдиссертационной работе, приведены в таблицах 2.1 и 2.2. Двухкомпонентныйкомпаунд «Этал-370/3» состоит из модифицированной эпоксидной диановойсмолы (компонент А) и модифицированного аминного отвердителя (компонент Б).Таблица 2.1 - Физико-химические свойства неотвержденных эпоксиднодиановых смол марок ЭД-20 и ЭД-22ПоказателиВнешний видМассовая доля, %эпоксидных группомыляемого хлораиона хлоралетучих веществгидроксильных группДинамическая вязкость при25 °С, Па·сВремяжелатинизациивприсутствиималеиновогоангидрида, чНизковязкая иливязкая прозрачнаяжидкостьПоказатели партий эпоксидных смол,использованных в работеЭД-20ЭД-221212НизковязкаяВязкая прозрачнаяпрозрачнаяжидкостьжидкость20,0-23,6не более 0,3не более 0,001не более 0,2не более 1,721,70,300,0010,151,422,20,270,0010,21,522,90,150,0010,080,7523,30,190,0010,100,98…2018,817,69,111,7не менее 89,28,519,218,7Требования ГОСТ10587-84Химическое строение отвердителей эпоксидных смол определяет структуруполимерной сетки и влияет на технологические свойства связующих иэксплуатационные характеристики композитов на их основе [33, 36, 49, 58, 60, 65,68, 82, 83, 137].
Для отверждения при комнатной температуре эпоксидных71композитовиспользовалиполиэтиленполиамин(ПЭПА),соответствующийтребованиям ТУ 2413-357-00203447-99, физико-химические свойства которогоприведены в таблице 2.3.Таблица 2.2 - Физико-химические свойства и прочность эпоксидногокомпаунда марки Этал-370/3Требования ТУ2257-37018826195-99ПоказателиСоотношение смолы и отвердителяВязкость компонента А по Брукфельду при25°С, Па·сВязкость компонента А по вискозиметру ВЗ-4при 30°С, минВязкость модифицированного аминногоотвердителя (компонента Б) по вискозиметруВЗ-4 при 25°С, с.Время жизнеспособности компаунда массой200г при 20°С, минВремя гелеобразования при 25°С, ч.Прочность при статическом изгибе, МПаПоказатели партийкомпаунда,использованных в работе12100:25100:25100:25не более 4504454372-32,82,7не более 908789не менее 859092не менее 6не менее 1256,21276,3130Таблица 2.3 - Физико-химические свойства полиэтиленполиаминаПоказатели партий ПЭПА,использованных в работе12ПоказателиПлотность при 25°С, кг/м310501080Динамическая вязкость при 25°С, Па·с0,800, 82Содержание титруемого азота, % мас.35,035,2Стехиометрический коэффициент0,650,66Дляснижениягорючестиэпоксидныхкомпозиционныхматериаловприменяли промышленные марки аддитивных броморганических соединений ибромсодержащие эпоксидные смолы марок УП 645-Б (ТУ 6-05-241-40-82) и УП631 (ТУ 6-05-1689-79) - соответственно продукты конденсации эпихлоргидрина стетрабромдифенилолпропаном и 2,4,6 – триброманилином и хлорсодержащуюэпоксидную смолу марки оксилин-6 (ТУ 6-02-2-830-85).
Оксилин 6 - продуктполимеризации эпихлоргидрина в присутствии глицерина и последующего72дегидрохлорирования олигоэфира. Динамическая вязкость оксилин-6 при 20°Ссоставляет 10-35 Па c , а плотность – 1300... 1340 кг/м3. Физико-химическиесвойства промышленных марок аддитивных ароматических бромсодержащихантипиреновигалогенсодержащихэпоксидныхсмолпредставленысоответственно в таблицах 2.4 и 2.5.МолекулярнаямассаСодержание брома,%Температураплавления, оСТермостойкость, оСТаблица 2.4 – Физико-химические свойства и термостойкость промышленныхмарок ароматических бромсодержащих антипиреновГексабромбензол(ТУ 6-22-46-80)551,5285,5325-326265Декабромдифенилоксид(ТУ 6-47-49-95)959,2282,5300-3043922,4,6триброманилин(ТУ 6-09-07-62976)329,8372,0119-120200 субл.N(2,4,6трибромфенил)малеинимид (ТУ6-22-11-67-83)409,8758,0138-1392252,4,6трибромфенол330,8272,092-94170 субл.Тетрабромдифенилолпропан(ТУ 6-18-47-85)543,8858,5178-180187Пентабромфенол488,6280,9225-229230НазваниеантипиренаСтруктурная формула73Термостойкость, оСТемператураплавления, оССтруктурная формулаМолекулярнаямассаНазваниеантипиренаСодержание брома,%Продолжение таблицы 2.4Тетрабромфталевыйангидрид(ТУ 6-22-24-77)463,7267,5269-280270 субл.Хлоргидриновыйэфирпентабромфенола581,1468,0118-120285Примечание – Термостойкость соответствует температуре 5%-ной потери массы антипиреновпри нагревании на воздухе со скоростью 5 град/мин.Таблица 2.5 – Физико-химические свойства галогенсодержащих эпоксидныхсмолМарка эпоксидной смолыУП-631УП-645Оксилин-6ПоказателиМассовая доля, %,эпоксидных группиона хлораобщего хлоралетучих веществВкачестве0,031,00,5реакционноспособных120,052,50,5бромсодержащих6-100,0520-30антипиреноввдиссертационной работе использовали также продукт бромирования эпоксиднойсмолы марки ЭД-22 и модифицированный анилином диглицидиловый эфиртетрабромдиана (УП-631).
Бромирование эпоксидной смолы марки ЭД-22газообразнымбромомпроводилипометодикеработы[34].Продуктыбромирования эпоксидной смолы марки ЭД-22 содержат атомы брома вароматическом или алифатическом и ароматическом фрагментах молекулреакционноспособного антипирена.Для сравнения использовали микрокапсулированные декабромдифенилоксид(ДБДФО) или хладон 114132 с диаметром частиц 150-240 мкм, содержащие в74качестве оболочки эпоксидный полимер ЭД-20, сополимер стирола с N(2,4,6трибромфенил)малеинимидом, ароматический полиамид и поливиниловый спирт.В качестве синергистов эпоксидных композиционных материалов применялитрехоксид сурьмы (ТУ 48-14-1-88), а в качестве добавок, снижающихдымообразующую способность композитов при пиролизе и пламенном горении −ферроцен (ТУ 6-02-864-78) и его производные, синтезированные в ИНЭОС РАН пометодикам, описанным в работах [110, 111].
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
