Какие направления развития Росийской науки Вы считаете наиболее перспективными

Исследование стойкости эпоксидных композитов, отвержденных отходом медико-биологической промышленности, в агрессивных средах

УДК 691.175.643’42’5:666.772

Е.В. Кондратьева, А.Ф. Гумеров, С.В. Курин,

Л.А. Комарова, В.С. Котов

(ПГАСА, г. Пенза)

 

иследование стойкости эпоксидных композитов,

отвержденных отходом медико-биологической

промышленности, в агрессивных средах

 

Коррозионная стойкость служит решающим фактором при выборе и использовании полимерного композита в качестве покрытия в условиях воздействия агрессивных сред. Химическая стойкость эпоксидных композитов зависит от структурных особенностей и химических свойств компонентов, в частности, от вида применяемого отвердителя. Выбор типа отвердителя определяется конкретным назначением отвержденного композита и условиями его эксплуатации. При подборе отвердителя необходимо учитывать свойства самого отвердителя (токсичность, температуру и продолжительность отверждения, жизнеспособность композиции, экзотермичность процесса отверждения и т.д.) и свойства получаемых композитов (адгезию к различным материалам, механическую прочность, диэлектрические характеристики, теплостойкость, химическую стойкость и др.).

В качестве нового отвердителя был использован третичный амин – кубовый остаток от производства 3-диметиламинопропанола (3-ДМАП), применяемого в производстве лекарственных препаратов. При изучении химического состава этого отхода было установлено, что он представляет интерес с точки зрения утилизации в качестве отвердителя эпоксидных смол, что несет в себе не только технологический, но и экологический эффект.

Механизм деградации полимерных композитов не поддается всестороннему анализу на основе простых соображений. В общем случае он включает адсорбцию молекул среды на поверхности композита, диффузию среды в объем композита, физико-химическое взаимодействия среды с полимерной матрицей и наполнителем, отвод продуктов реакции от поверхности взаимодействия, образование из продуктов реакции слоя, препятствующего диффузионному и конвективному транспорту среды в глубь композита.

Агрессивность среды во многом определяется способностью ее диффузионного проникания в свободное межмолекулярное пространство полимерной матрицы. В результате диффузии происходит набухание матрицы, количественно оцениваемое величиной

,

где и - масса эпоксидного композита до экспозиции и после нее в агрессивной среде в течение времени .

Для количественной оценки диффузии проводились экспериментальные исследования степени массопоглощения в течение шести месяцев, когда кинетика массопоглощения выходила на стабилизированные значения. Результаты экспериментов приведены в таблицах 2 и 3.

В условиях эксплуатации полимерные покрытия подвергаются воздействию различных агрессивных сред, наиболее типичными из которых являются вода, водные растворы кислот, солей и щелочей. Большое влияние на эксплуатационные свойства и сроки службы полимерных покрытий в агрессивных средах имеет концентрация агрессивной среды. Образцы экспонировались в 10 %, 20 % и 30 % растворе едкого натра и в водопроводной воде. Также в качестве рабочих сред были взяты различные концентрации (10 %, 20 %, 30 %) соляной, азотной, серной и фосфорной кислот и их концентрированные растворы.

Согласно ГОСТ 12020-72 защитные свойства полимерных композитов также определялись визуально по изменению внешнего вида исследуемых образцов, подвергающихся воздействию агрессивных сред. Составы исследуемых образцов приведены в таблице 1.

На основе проведенных исследований можно сделать следующие выводы. В щелочи и в воде все композиты с различными составами практически не изменили своего внешнего вида. Эпоксидные композиты, отвержденные разными видами отвердителей, достаточно цветоустойчивы в различных концентрациях кислот, за исключением концентрированных.

Исследования показали необходимость тщательной дозировки нового отвердителя – 3-диметиламинопропанола. Введение 15 мас.ч. отвердителя на 100 мас.ч. эпоксидной смолы ЭД-20 приводит к тому, что массопоглощение возрастает до (25÷35) % в соляной, серной и азотной кислотах с концентрациями (10÷30) %.

 

 

 

1 2 3 4 5 6