Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка составов полимерных покрытий для повышения химической стойкости и долговечности строительных конструкций

Сведения об участнике
ФИО
Чернов Алексей Николаевич
Вуз
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва»
Тезисы (информация о проекте)
Область наук
Новые материалы. Производственные технологии и процессы
Раздел области наук
Композитные материалы
Тема
Разработка составов полимерных покрытий для повышения химической стойкости и долговечности строительных конструкций
Резюме
Приведены результаты исследований влияние активного разбавителя, вводимого в состав эпоксидного связующего, на реологические и прочностные характеристики полимерных композитов. Изучено изменение щелочестойкости исследуемых полимерных составов в зависимости от концентрации разбавителя; выявлены наиболее оптимальные концентрации модифицирующей добавки. Проведены исследования влияния сезонности и климатических факторов на изменение свойств защитно-декоративных покрытий на основе эпоксидных смол. Произведена оценка изменения декоративных характеристик в процессе натурного экспонирования различных составов полимерных связующих.
Ключевые слова
Композиционные материалы, защитно-декоративные покрытия, связующее, отвердитель, активный разбавитель, вязкость, прочность, щелочестойкость, сезонность, цветовое различие
Цели и задачи
Цель проекта заключалась в изучении упруго-прочностных характеристик, химической и климатической стойкости модифицированных составов эпоксидных смол на основе новых видов связующих, модифицирующих добавок и отверждающих систем.
Задачи проекта:
– определить влияние разбавителя, вводимого в различном количестве в состав связующего на прочностные характеристики готового композита;
– изучить щелочестойкость полимерных композитов с различным содержанием разбавителя;
– провести исследования влияния сезонности и климатических факторов на изменение свойств защитно-декоративных покрытий на основе эпоксидных смол;
– оценить изменение декоративных характеристик в процессе натурного экспонирования различных составов полимерных связующих.
Введение

Самым распространенным на сегодняшний день строительным материалом, по праву, является бетон. Однако, как показывает практика, на сегодняшний день большая часть бетонных и железобетонных конструкций эксплуатируется в условиях действия агрессивных факторов, приводящих ежегодно к миллиардным убыткам. Использование защитно-декоративных покрытий для снижения негативного действия агрессивных сред и климатических факторов позволяет значительно повысить долговечность как возводимых, так и существующих зданий, и сооружений. Именно поэтому разработка, исследование и внедрение новых эффективных полимерных защитно-декоративных покрытий, несомненно, является актуальной задачей.

Методы и материалы

В ходе реализации проекта были использованы следующие материалы: эпоксидная смола ЭД-20, модифицированная эпоксидная смола Этал-247, активный разбавитель эпоксидных смол – алифатическая смола Этал-1, отвердители Этал-45М и Этал-2МК, эпоксидный компаунд для устройства промышленных полимерных напольных покрытий ДенсТоп ЭП 500, эпоксидные компаунды Этал-143 (Б, М, Т).

Методы исследования:
1.    Определение прочности на растяжение образцов полимерных композитов (ГОСТ 11262–80 «Пластмассы. Метод испытания на растяжение»);
2.    Определение условной вязкости (ГОСТ 8420–74 «Материалы лакокрасочные. Методы определения условной вязкости»);
3.    Определение щелочестойкости полимерных композитов (ГОСТ 12020–72 «Пластмассы. Методы определения стойкости к действию химических сред»);
4.    Определение изменения декоративных характеристик полимерных композитов под действием климатических факторов (ГОСТ Р 52489-2005, ГОСТ 52662-2006, ГОСТ Р 52490-2005,  метод прямого сканирования).

Используемое испытательное оборудование: 
1. автоматическая станция контроля метеорологических параметров и загрязнения атмосферного воздуха; 
2. электромеханическая испытательная машина Shimadzu серии AGS-X; 
3. спектрофотометр  со встроенным блескометром CD-6834 spectro-guide sphere gloss; 
4. весы лабораторные электронные; 
5. сканер Canon 9000F MarkII и другое оборудование.

 

Описание и обсуждение результатов

Изучено изменение свойств эпоксидных композитов на основе смолы ЭД-20 и аминного отвердителя Этал-45М при введении в состав разбавителя Этал-1 до 50% от массы связующего. Установлено снижение вязкости смесей до 8 раз, причем достаточно резкое падение (примерно на 25%) наблюдается при введении 5% Этал-1. Добавление в состав 10% разбавителя снижает реологические характеристики смолы практически в 2 раза, а 25% – уже в 4 раза. 
Установлено, что снижение вязкости смесей сопровождается ухудшением упруго-прочностных показателей полимерных композитов. Однако введение до 25% Этал-1 приводит лишь к 25% снижению предела прочности при растяжении, что значительно меньшее при использовании других (менее эффективных растворителей, например, дибутилфталата). Повышение доли разбавителя до 50% приводит к снижению предела прочности и модуля упругости в 2,5-3 раза.  
Установлено, что наименьшее снижение прочностных характеристик после экспонирования в щелочной среде с рН 12,5 наблюдается при 0 и 5%-ном содержании Этал-1 и составляет порядка 5%. Для составов, содержащих от 10 до 25% разбавителя, снижение прочности находится в пределах от 10 до 20%. Максимальное снижение прочности зафиксировано для состава с 50% Этал-1 – порядка 40%.
Из анализа воздействия климатических факторов установлено, что наибольшее изменение свойств происходит при экспонировании образов в весенне-летний период, что, очевидно, связано с агрессивным влиянием ультрафиолетового облучения, оказывающего, как известно, наиболее агрессивное воздействие на полимерные композиты. Наиболее резкое снижение свойств уже через 90 суток наблюдается для составов на основе ЭД-20. При использовании в качестве связующего низковязкой смолы Этал-247, несмотря на более низкую прочность контрольных составов, наблюдается менее интенсивный процесс деградации.
Проведены исследования изменения декоративных характеристик. Наибольшее изменение цвета уже к 60 суткам экспонирования зафиксировано для композита на основе смолы Этал-247 и отвердителя Этал-2МК, а так же компаунда Этал143Т. Для состава на основе Этал-247 и отвердителя Этал-45М зафиксировано резкое изменение цвета после 90 суток экспонирования.
При проведении исследований использовались новые виды модифицированных эпоксидных связующих и отверждающих систем, стойкость которых исследована не в полной мере. Полученные данные будут использованы в дальнейших исследованиях полимерных композитов, а также для оценки долговечности материалов, в том числе в условиях воздействия натурных климатических факторов. 

 

Используемые источники
1. Новиков В. У. Полимерные материалы для строительства. – М. : Высш. шк., 1995. 448 с.
2. Сафрончик В. И. Защита от коррозии строительных конструкций и технологического оборудования. Л. : Стройиздат, 1988. 253 с.
3. Трегуб В. Д. Проектирование антикоррозионной защиты строительных конструкций. Киев : Будивельник, 1984. 72 с.
4. Бабушкин В. И. Защита строительных конструкций от коррозии, старения и износа. Харьков : Выща шк., 1989. 168 с.
5. Павлов И. Н. Старение пластмасс в естественных и искусственных условиях. М. : Химия, 1982. 220 с.
6. Грасси Н., Скотт Дж. Деструкция и стабилизация полимеров : пер. с англ. М. : Мир, 1988. 446 с.
7. Эммануэль Н. М., Бучаченко А.Л. Химическая физика старения и стабилизации полимеров. М. : Наука, 1982. 360 с.
8. Низина Т. А. Защитно-декоративные покрытия на основе эпоксидных и акриловых связующих. Саранск : Изд-во Мордов. Ун-та, 2007. 260 с.
Information about the project
Surname Name
Cherenov Alexey Nikolayevich
Project title
Development of polymeric coating compositions for improving the chemical resistance and durability of building constructions
Summary of the project
We present the results of research of the active diluent effect on the rheological and strength properties of polymer composites. Polymer composites alkali resistance change was investigated as a function of the concentration of the diluent; revealed the optimal concentration of modifying agent. We studied the effect of seasonality and climatic factors on the change in properties of protective and decorative coatings based on epoxy resins. Evaluation of decorative characteristics changes in the conditions of natural exposure was performed for the different formulations of polymeric binders
Keywords
Composite materials, protective and decorative coatings, binder, hardener, active diluents, viscosity, strength, alkali resistance, seasonality, color difference