Диссертация (1141562), страница 20
Текст из файла (страница 20)
Следует отметить, что с повышениемразмера частиц наполнителя наблюдается более значительное уменьшение егоудельной поверхности и площади поверхности микропор. Снижение удельнойповерхности и площади поверхности микропор наполнителя после обработкиНТНП происходит, по нашему мнению, за счет оплавления поверхностикварцевого песка после контакта стримера с SiO2. Одновременно происходит ипереходкристаллическойструктурыкварцаваморфную.Косвенным131подтверждением оплавления поверхности кварцевого песка является уменьшениена 10-15 % его водопотребности [31].Таблица 3.13 – Распределение микропор в кварцевом песке (Мк=0,63) послеобработки низкотемпературной неравновесной плазмойРаспределение пор в кварцевомПлощадьпеске по методу BJHповерхностиХарактеристикаКоэффициентпо методуПлощадьОбъем Радиуснаполнителякорреляции RMulti-pointповерхности, пор,пор223BET, м /гм /гмг /г Dv(r), AИсходныйкварцевый4,6190,9921,9950,00420,47песокОбработанныйкварцевый3,6820,9911,6540,00420,417песокОбработка кварцевого песка низкотемпературной неравновесной плазмойприводит не только к изменению микроструктуры поверхности наполнителей, нои к повышению эксплуатационных показателей эпоксидных композитов.
При этомна 6,25–10,4% снижается объемная усадка исследованных композитов (рисунок3.31), на 12,6–22,2% и 9,7–17% повышается соответственно прочность прирастяжении (рисунок 3.32) и соответственно изгибе (рисунок 3.33), а такжеснижается на 16,6 – 38,4% водопоглощение (рисунок 3.34) эпоксидных композитов,наполненных 51,5% мас. кварцевой мукой.
С ростом степени наполнения линейноснижается также относительное удлинение при разрыве модифицированныхэпоксидных композитов (рисунок 3.35).132Рисунок 3.31 – Зависимость объемной усадки эпоксидных композитов отпродолжительности отверждения и содержания кварцевой муки: 1 – 150 мас. части;2 – 150 мас. части кварцевой муки, обработанной НТНП; 3 – 200 мас. части; 4 – 200мас.
части кварцевой муки, обработанной НТНП; 5 – 200 мас. части кварцевой мукипосле 2-х кратной обработкой НТНПРисунок 3.32 – Зависимость прочности при растяжении эпоксидныхкомпозитов от степени наполнения и кратности обработки кварцевой мукинизкотемпературной неравновесной плазмой: 1 – 3-х кратная обработканаполнителя; 2 – 2-х кратная обработка наполнителя; 3 – однократная обработканаполнителя; 4 – не обработанный наполнитель133Рисунок 3.33 – Зависимость прочности при изгибе эпоксидных композитов отстепени наполнения и кратности обработки кварцевой муки низкотемпературнойнеравновесной плазмой: 1 – 3-х кратная обработка наполнителя; 2 – 2-х кратнаяобработка наполнителя; 3 – однократная обработка наполнителя; 4 – необработанный наполнительРисунок 3.34 – Зависимость водопоглощения эпоксидных композитов отсостава исходных композиций: 1 – эпоксидный полимер ЭД-20; 2 – эпоксидныйполимер, модифицированный синтетическим каучуком марки СКН-26-1А; 3 –аналогично 2, наполненный кварцевой мукой; 4 – аналогично 2, наполненныйкварцевой мукой после обработки НТНП; 5 – аналогично 2, наполненных 2-хкратно обработанной НТНП кварцевой мукой134Рисунок 3.35 – Зависимость относительного удлинения при разрывеэпоксидных композитов от степени наполнения и кратности обработки кварцевоймуки низкотемпературной неравновесной плазмой: 1 – не обработанныйнаполнитель; 2 – однократная обработка наполнителя; 3 – 2-х кратная обработканаполнителя; 4 – 3-х кратная обработка наполнителяРисунок 3.36 – Зависимость прочности при растяжении (1, 2) и изгибе (3, 4)эпоксидных композитов от кратности обработки кварцевого песканизкотемпературной неравновесной плазмой: 1, 3 – содержание наполнителя 56,5% мас.; 2, 4 – содержание наполнителя 47,5 % мас.В результате проведенных исследований установлено, что оптимальнойкратностью обработки минеральных наполнителей для получения эпоксидныхкомпозитов, обладающих высокими физико-механическими характеристиками,135является 2-х кратная обработка НТНП (рисунок 3.36).
2-х кратная обработкатонкодисперсных минеральных наполнителей низкотемпературной неравновеснойплазмой повышает прочность эпоксидных композитов на 9,7 – 22,2%. Повышениепрочностиисследованныхкомпозитовприприменениитонкодисперсныхминеральных наполнителей, обработанных низкотемпературной неравновеснойплазмой обусловлено, по нашему мнению, улучшением адгезии между полимернойматрицейинаполнителем,засчетувеличениямикродефектовиреакционноспособных групп на их поверхности.При этом максимальный результат получен при обработке маршалита.Физико-механическиесвойстваэпоксидныхкомпозитов,содержащихнаномодифицированный минеральный наполнитель, приведены ниже:разрушающее напряжение, МПа, при:растяжении−36,2 – 37,5;изгибе−68,5 – 71,2;сжатии−154,9 – 160,1;водопоглощение за 30 суток−0,12 – 0,15;твердость по Бринеллю, МПа−41,5 – 42,5;2ударная вязкость, кДж/см−6,2 – 6,8;адгезионная прочность (при отрыве), МПа:к бетону марки 300−3,0;к металлу−6,4 – 6,8Следует отметить, что плазменная модификация тонкодисперсныхминеральныхнаполнителейпрактическиневлияетнагорючестьидымообразующую способность эпоксидных композитов.
Для установлениямеханизма повышения прочности эпоксидных композитов при воздействиинизкотемпературной плазмы на минеральные наполнители требуется проведениедополнительных исследований.3.4.2. Исследование влияния наноструктурированного ферромагнитногомикропровода на физико-механические характеристики эпоксидныхкомпозитовУвеличениеиспользованиипрочностивкачествеэпоксидныхминеральнойкомпозитовфибрынаблюдаетсяотходовиприпроизводства136наноструктурированногопроведенныхферромагнитногоисследованийкомпозиционныхустановлено,материалов,микропровода.чтосодержащихВпрочностьрезультатеэпоксидныхнаноструктурированныйферромагнитный микропровод в качестве фибры, зависит как от диаметра и длинынеогрганической фибры, так и от её содержания.
При этом, с ростом диаметрананоструктурированногомикропроводапрочностьэпоксидныхкомпозитовснижется (рисунок 3.37), а увеличение его длины приводит к повышениюпрочности материала (рисунок 3.38). Выявлено, что оптимальным содержаниемнаноструктурированного ферромагнитного микропровода длиной 15-20 мм(рисунок 3.39–3.40) является – 0,15 – 0,56% мас. При таком содержаниинаноструктурированного ферромагнитного микропровода прочность эпоксидныхкомпозитов при растяжении и изгибе достигает соответственно 33,7 – 37,8 и 67,2 –77 МПа.Рисунок 3.37 – Зависимость прочности при растяжении (1, 2) и изгибе (3, 4)эпоксидных композитов от диаметра наноструктурированного ферромагнитногомикропровода: 1, 3 – длина фибры 5 мм; 2, 4 – длина фибры 15 мм137Рисунок 3.38 – Зависимость прочности при растяжении (1, 2, 3) и изгибе (4, 5,6) эпоксидных композитов от длинны наноструктурированного ферромагнитногомикропровода: 1, 4 – диаметр 5,2 мкм; 2, 5 – диаметр 14,8 мк; 3, 6 – диаметр 22,7мкмРисунок 3.39 – Зависимость прочности при изгибе эпоксидных композитов отсодержания наноструктурированного ферромагнитного микропровода: 1, 2 – длинамикропровода 20 мм; 3,4 – длина микропровода 10 мм; 5,6 – длина микропровода5 мм138Рисунок 3.33 – Зависимость прочности при растяжении эпоксидныхкомпозитовотсодержаниянаноструктурированногоферромагнитногомикропровода: 1 – длина микропровода 15 мм; 2, 3 – длина микропровода 10 мм; 4– длина микропровода 5 мм; 1, 3 – диаметр микропровода 5,2 мкм; 2, 4 – диаметрмикропровода 14,8 мкмТаким образом, в результате проведенных эксперементальных исследованийустановлено,чтоплазменнаяобработкатонкодисперсныхминеральныхнаполнителей и использование в качестве фибры отходов производствананоструктурированного ферромагнитного микропровода значительно повышаютпрочность при растяжении и изгибе эпоксидных композиционных материалов.
Дляполученияэпоксидныхкомпозитовсвысокимиэксплуатационнымихарактеристиками целесообразно применять 2-х кратную обработку наполнителя,а содержание минеральной фибры длинной 15-20 мм должно составлять не более0,15-0,56 % мас.1393.5 Технологические и физико-механические характеристикиразработанных эпоксидных материалов, используемых для усиленияжелезобетонных конструкцийВ результате анализа полученных экспериментальных данных, приведенных вразделах 3.1-3.3 диссертационной работы, для получения слабогорючих сумереннойдымообразующейспособностью500(Dmм2/кг)эпоксидно-каучуковых композиций, используемых для ремонта и усиления бетонных ижелезобетонныхконструкций,целесообразноприменятьвкачествереакционноспособных антипиренов продукт бромирования эпоксидной смолымаркиЭД-22,содержащий25%мас.бромаилимодифицированныйдиглицидиловый эфир тетрабромдиана при мольном соотношении олигомера УП631 и анилина, равном 1:1 (концентрация брома составляет 43,8% мас.), а в качествесинергистов и дымоподавителей – α– оксиэтилферроцен.
В качестве минеральныхнаполнителей предложено использовать смесь Al(OH)3 и кварцевой муки. Дляповышения физико-механических характеристик разработанных эпоксидныхкомпозиций следует проводить обработку минеральных наполнителейвустановках низкотемпературной неравновесной плазмы и дополнительно вводитьв их состав отходы наноструктурированного ферромагнитного микропроводадиаметром 5-35 мкм и длиной 10-25 мм.
Оптимальный состав разработанныхэпоксидныхкомпозиций,предназначенныхдляремонтаиусиленияжелезобетонных конструкций приведены ниже, % мас.:эпоксидная диановая смола ЭД-20аминный отвердительбутадиен-нитрильный каучукAl(OH)3кварцевая мука, обработанная низкотемпературнойнеравновесной плазмой в плазмохимическомреакторепродукт бромирования эпоксидной смолы ЭД-22,содержащей 25% мас. брома и 13,2% мас. эпоксидныхгрупп или модифицированный диглицидиловый эфиртетрабромдиана при мольном соотношении УП-631 ианилина, равном 1:1α– оксиэтилферроцен−−−−27,97-32,28;2,58-4,00;4,47-7,45;14,52-21,74;−21,50-30,71;−−12,68-17,51;0,48-0,87;140отходыпроизводствананоструктурированногоферромагнитного микропровода диаметром 5-35 мкми длиной 10-25 мм−Разработанные эпоксидные композиции представляют0,15-0,56.собой 2-хкомпонентный состав. Первый компонент (А-эпоксидное связующее) содержитэпоксидную диановую смолу марки ЭД-20, продукт бромирования эпоксиднойсмолыЭД-22илимодифицированныйанилиномдиглицидиловыйэфиртетрабромдиана, синтетический бутадиен-нитрильный каучук марки СКН-26-1А,Al(OH)3 и α– оксиэтилферроцен.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
