авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ  БИБЛИОТЕКА

АВТОРЕФЕРАТЫ КАНДИДАТСКИХ, ДОКТОРСКИХ ДИССЕРТАЦИЙ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:   || 2 |

Композиционные строительные материалы на основе модифицированных жидких олигодиенов

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

БАРАБАШ ДМИТРИЙ ЕВГЕНЬЕВИЧ КОМПОЗИЦИОННЫЕ СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ МОДИФИЦИРОВАННЫХ ЖИДКИХ ОЛИГОДИЕНОВ 05.23.05 – Строительные материалы и изделия

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Воронеж – 2009

Работа выполнена в Военном авиационном инженерном университете (Воронеж) и Воронежском государственном архитектурно-строительном университете Научный консультант – доктор технических наук, профессор Ю.Б. Потапов Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор Ерофеев В.Т.

- доктор технических наук, профессор Корнеев А.Д.

- доктор технических наук, профессор Королев Е.В.

Ведущая организация - 26 Центральный научно-исследовательский институт Министерства обороны РФ

Защита состоится «17» апреля 2009 г. в « » часов на заседании диссер тационного совета Д 212.033.01 Воронежского государственного архитектурно строительного университета по адресу: 394680, г. Воронеж, ул. 20–летия Ок тября, д. 84, ауд. 20, корпус 3.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан « » 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук, доцент В.В. Власов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Создание новых строительных материалов, изучение их свойств, внедрение в производство, обобщение опыта использования и учет ошибок при их проектировании – неотъемлемая часть истории развития и про изводственной деятельности общества. Диалектика развития производственных отношений эволюционно подталкивала человечество к получению и использо ванию новых материалов и технологий, способных обеспечивать его возрас тающие потребности в качественном улучшении условий существования.

Научные знания, технические решения и технологические приемы, накоплен ные человечеством за этот период, привели к научно-технической революции, од ним из главных достижений которой является возможность массового промышлен ного производства полимеров – материалов, определяющих и характеризующих облик не только настоящего, но и в значительной мере будущего.

Стремительный рост производства полимеров, включая каучуки, обуслов лен возрастающими потребностями современной промышленности в эффектив ных, долговечных материалах, обладающих рядом уникальных свойств, прису щих только указанным материалам. Эти уникальные свойства способствуют то му, что полимерные композиции успешно вытесняют многие традиционные материалы: металлы, керамику, стекло, древесину. Прошедшие годы интенсив ных исследований и технологических разработок в производстве полимерных материалов выявили новые возможности и определили границы эффективного применения полимеров.

Как особый класс материалов со специфическими свойствами, полимеры не столько вытесняют и заменяют повсеместно традиционные материалы, сколько в сочетании с последними занимают те позиции, где они незаменимы.

Полимеры, как универсальные материалы, востребованы во всех отраслях промышленности и медицине. Однако вследствие социально-экономических преобразований, проведенных в 90-х гг. XX в., произошло резкое удорожание и сокращение производства синтетических смол, при непрерывном росте потреб ности в эффективных полимерных материалах во всех отраслях промышленно сти. Решением указанной проблемы является использование новых видов по лимерных связующих, например диеновых олигомеров, принадлежащих к клас су жидких каучуков и принципиально отличающихся от применяемых ранее полимеров.

Идея использования жидких каучуков в качестве основы связующих для композитов различного назначения возникла в конце 80-х гг. ХХ в. Жидкие кау чуки выпускаются ведущими зарубежными и отечественными предприятиями в промышленных объемах, что делает их бездефицитным, а в ценовом отношении достаточно доступным и конкурентоспособным сырьем. Важнейшим достоинст вом синтетических каучуков является возможность проектирования макромо лекул с предсказуемым комплексом свойств материала на их основе, что стало реальным благодаря применению принципа аддитивности Хаггинса, на основе которого Д. Ван-Кревелен и А.А. Аскадский разработали практические методы расчета всех технических свойств полимеров по их химическому строению.

Благодаря этому теоретически любое сочетание свойств, не противоречащее физическим и химическим законам, можно получить в одном полимере. Хотя возможности синтеза новых полимеров безграничны, технико-экономическая целесообразность ставит пределы его практической реализации, уступая место физико-химической и физической модификациям.

Разработке новых композиционных строительных материалов на основе жидких бутадиеновых каучуков олигодиенов, модифицированных с целью обеспечения комплекса заданных свойств, посвящена эта работа.

Целью диссертационных исследований является разработка научно обос нованных технических и технологических решений по созданию новых компо зиционных строительных материалов и изделий широкого спектра применения, с комплексом заданных свойств, изготовленных на основе модифицированных жидких олигодиенов, отверждаемых без дополнительных энергетических за трат на стадии приготовления, внедрение которых внесет значительный вклад в развитие экономики страны и повышение ее обороноспособности.

Методологической основой достижения поставленной цели является кон цепция системно-структурного подхода в управлении качеством материала, предполагающая переход от принципа фрагментарности к комплексности, при котором структура материала, технология изделий и конструкций представлены в виде взаимосвязанных систем.



Задачи исследований:

1. Разработка теоретических основ получения композиционных строитель ных материалов с заданным комплексом эксплуатационных свойств на основе модифицированных олигодиенов. Проведение сравнительного анализа влияния физико-химических и структурных параметров модифицированных жидких оли годиенов на технологические свойства композиций на всех стадиях приготовле ния и на эксплутационные характеристики конечного продукта.

2. Обоснование выбора эффективных отвердителей (отверждающих сис тем) модифицированных жидких олигодиенов. Установление зависимости ки нетики структурирования композиций и эксплуатационных характеристик ко нечного продукта от качественного и количественного составов отвердителей (отверждающих систем).

3. Установление закономерностей структурообразования композиций раз личного назначения на основе модифицированных жидких олигодиенов на раз личных уровнях, входящих в общую сложноорганизованную систему материа ла. Обоснование условий применения и установление рациональных концен траций дисперсных и армирующих наполнителей, а также их сочетаний.

4. Установление влияния модифицирующих добавок на технологические параметры композиций и их стойкость к суровым условиям эксплуатации.

5. Разработка эффективных композиционных материалов на основе моди фицированных жидких олигодиенов с комплексом заданных свойств для теку щего ремонта и содержания аэродромных покрытий.

6. Установление зависимостей изменения физико-механических характе ристик разработанных композиций от условий и продолжительности эксплуа тации в различных условиях.

7. Разработка и научное обоснование энергосберегающей технологии при готовления композиций на основе модифицированных жидких олигодиенов.

Апробация разработанных составов композиционных материалов в реальных условиях промышленного производства.

Научная новизна заключается в создании целостной системы выбора ком понентов и технологии получения универсальных строительных материалов ши рокого спектра применения на основе модифицированных олигодиенов, отвер ждаемых без дополнительных энергетических затрат.

Автором установлены закономерности структурообразования композиций различного назначения на основе модифицированных жидких олигодиенов. Раз работаны и научно обоснованы критерии использования модифицированных олигодиенов в качестве связующих, позволяющие качественно и количественно оценить влияние их физико-химических характеристик и структуры на техно логические и эксплутационные свойства конечного продукта.

Предложены и разработаны теоретические и практические основы выбора эффективных отвердителей (отверждающих систем). Оценено влияние отвер дителей (отверждающих систем) на основные эксплутационные характеристики и кинетику отверждения в нормальных условиях композиций на основе моди фицированных жидких олигодиенов.

Установлены закономерности, связывающие физико-механические и экс плутационные свойства конечных продуктов на основе модифицированных жидких олигодиенов с количеством, дисперсностью, видом наполнителя и за полнителя.

Получены данные, позволяющие оценить физико-механические свойства разработанных композитов, в том числе с учетом комплексного влияния време ни и среды.

Изучена термостойкость разработанных композиционных материалов, предложены пути повышения их стойкости к действию высоких температур.

Установлены рациональные параметры технологии приготовления компо зиций на основе модифицированных жидких олигодиенов. На базе системного анализа полученных данных научно обоснованы и сформулированы основные положения технологии приготовления композиций и изделий на основе моди фицированных жидких олигодиенов.

Разработанные новые материалы защищены патентами РФ.

Достоверность и обоснованность результатов подтверждается соблюде нием принципов математического и физического моделирования, применением современных методов расчета, результатами проверки в производственных ус ловиях, адекватностью расчетных и экспериментальных данных.

Практическая значимость работы состоит в обеспечении комплексного решения задач, связанных с проектированием новых композиционных материа лов на основе модифицированных жидких олигодиенов с благоприятным соче танием физико-механических и технологических характеристик, сообразуясь с условиями предполагаемой эксплуатации.

Разработанные композиции с успехом могут использоваться в различных от раслях промышленности, поскольку возможность модификации позволяет полу чать наиболее полно отвечающие заданным условиям эксплуатации материалы.

Научно-практически доказано, что использование модифицированных жидких олигодиенов с различными реакционно-способными группами при оп ределенном сочетании наполнителей позволяет получать эффективные компо зиции с широким диапазоном значений физико-механических характеристик.

Кроме этого, практическая значимость проведенных исследований заключа ется в получении научно-прикладных знаний, позволяющих на основании уста новленных экспериментальных зависимостей проводить оценку долговечности разработанных композиций на основе модифицированных олигодиенов, а также выполнять проектирование элементов и изделий, выполненных на их основе.

Внедрение указанных композиций в практику строительства позволит по высить эффективность и надежность строительных сооружений, а значит и об щую безопасность среды жизнедеятельности человека.

Реализация результатов. Разработаны: Технические условия на полимер ный герметизирующий материал – низкотемпературный «ПГМ-НТ» (ТУ 5775 010-42622230-2007), Технологический регламент на производство полимерного герметизирующего материала низкотемпературного «ПГМ-НТ» по ТУ 5775 010-42622230-2007.

Рекомендации по подбору составов композиций на основе модифициро ванных жидких олигодиенов использованы в проектной работе института «Во ронежагропромпроект».

В период 1996 2008 гг. проведена опытно-техническая проверка эксплу тационных свойств композиций различного назначения на основе модифициро ванных олигомеров в войсковых частях Вооруженных Сил РФ и на ряде пред приятий региона. Результаты исследований реализованы в опытно-промыш ленном применении композиций на основе модифицированных олигодиенов в 11-й армии ВВС и ПВО (Хабаровский край), в частях тыла Военно-Воздушных Сил, на аэродромах 61-й Воздушной армии Верховного главнокомандующего Военно-транспортной авиации при герметизации швов цементобетонных аэро дромных покрытий и устройстве слоев износа на старто-финишных участках искусственной взлетно-посадочной полосы, при антикоррозийной обработке трубопроводов высокого давления. Кроме того, результаты диссертационных исследований внедрены при устройстве износо- и кислотостойких полов в про изводственных помещениях с тяжелыми условиями эксплуатации в ООО «Промтехник» и при коррозионной защите стальных трубопроводов диаметром 250 мм в ООО «НПП ДМК» Воронеж.

Результаты исследований автора внедрены в учебный процесс Военного авиа ционного инженерного университета (Воронеж) и Воронежского государственного архитектурно-строительного университета: использованы при чтении лекций по спецкурсу, проведении практических занятий у курсантов факультета инженерно аэродромного обеспечения, а также в курсовом и дипломном проектировании.

На защиту выносятся:

1. Теоретические основы получения композиционных строительных мате риалов с заданным комплексом эксплуатационных свойств на основе модифи цированных олигодиенов.

2. Рецептуры композиционных материалов на основе модифицированных олигодиенов для специальных конструкций и сооружений с учетом их специ фических требований.

3. Метод оценки стойкости и прогнозирования работоспособности компо зиционных строительных материалов на основе модифицированных олигодие нов в заданных условиях эксплуатации.

4. Энергосберегающая технология получения строительных композицион ных материалов различного назначения на основе модифицированных жидких олигодиенов.

Апробация работы. Основные положения диссертации и практические результаты были представлены на: ежегодных научно-технических конферен циях ВГАСА, ВГАСУ (Воронеж 1995…2008 гг.);

ежегодных научно-практи ческих конференциях ВВВАИУ (ВИ) (Воронеж 1995…2008 гг.);

IV Академиче ских чтениях РААСН «Актуальные проблемы строительного материаловеде ния» (Пенза, 1998 г.);

Всероссийской научно-практической конференции ВГА СА «Современные строительные технологии» (Воронеж, 2000 г.);

Всероссий ской научно-практической конференции СПбВИСУ «Проблемы внедрения но вых строительных технологий» (Санкт-Петербург, 2000 г.);

Международной научно-технической конференции «Эффективные строительные конструкции.

Теория и практика» (Пенза, 2002 г.);

Международной научно-технической кон ференции «Композиционные строительные материалы. Теория и практика» (Пенза, 2004 г.);

IV Всероссийской научно-практической конференции «Инно вации в машиностроении» (Пенза, 2004 г.);

VI Всероссийской научно- практи ческой конференции «Проблемы современного материаловедения» (Пенза, 2004 г.);

Академических чтениях РААСН, посвященных 75-летию со дня рож дения Ю.М. Баженова «Новые научные направления строительного материало ведения» (Белгород, 2005 г.);

Международной научно-технической конферен ции «Актуальные вопросы строительства» (Саранск, 2005 г.);

ежегодной Все российской конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Теория и практика повышения эффективности строительных материалов» (Пенза, 2006, 2007 гг.);

Международных академических чтениях РААСН «Безопасность строительного фонда России. Проблемы и решения» (Курск, 2006 г.);

Первой международной научно-практической конференции «Оценка риска и безопас ность строительных конструкций» (Воронеж, 2006 г.);

Х международной науч но-практической конференции «Современные технологии в машиностроении» (Пенза, 2006 г.);

Международной научно-практической конференции «Высшее строительное образование и современное строительство в России и зарубежных странах» (Воронеж, 2007 г.);

XXVII Российской школе по проблемам науки и технологий «Неоднородные материалы и конструкции» (г. Миасс, Челябинской области, 2007 г.);

V международной научно-технической конференции «Мате риалы и технологии XXI века» (Пенза, 2007 г.);

Международной научно-прак тической конференции «XVIII научные чтения. Научные исследования, наноси стемы и ресурсосберегающие технологии в стройиндустрии» (Белгород, г.);

XXVII Российской школе, посвященной 150-летию К.Э. Циолковского «Наука и технологии» (Москва, 2007 г.);

Международном конгрессе «Наука и инновации в строительстве. SIB-2008» (Воронеж, 2008 г.).

Разработанные композиции представлялись на выставках: «Изделия и тех нологии двойного назначения. Диверсификация ОПК» (Москва, 2006 г.), и на 10-м Международном салоне промышленной собственности «Архимед-2007» (Москва, 2007 г.). Представленные композиции были награждены Грамотой и Золотой медалью.

Под руководством автора защищено три диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 87 печатных статей об щим объемом 26 печатных листов и одна монография объемом 8,5 п. л., из них лично автору принадлежит 20,5 п. л., в том числе 7 статей опубликовано в из даниях по Перечню ВАКа, в которых изложены основные результаты диссер тации. На разработанные составы новых материалов получено 5 патентов РФ и 1 патент на способ определения внутренних нарушений сплошности вязких герметизирующих материалов при многоцикловых нагружениях, используемый при оценке качества промышленно выпускаемых и экспериментальных герме тизирующих материалов на основе полимерного сырья.

Личный вклад автора. Представленные в диссертации результаты полу чены лично автором или в рамках сотрудничества, в котором он выполнял ос новную роль в формулировке задач, постановке и проведении аналитических и экспериментальных исследований, а также в анализе полученных результатов.

Автору во всех работах, опубликованных в соавторстве, в равной степени при надлежит как постановка задач исследований и разработка основных положе ний, определяющих научную новизну и практическую значимость, так и ре зультаты выполненных исследований. Существенен вклад автора в конструиро вание лабораторных установок и испытательных стендов для проведения экс периментальных исследований, а также в разработку методик по проведению исследований и обработке полученных данных.

Структура и объем диссертации. Диссертация содержит введение, шесть разделов, общие выводы, список использованных источников и приложения.

Вся работа изложена на 298 страницах машинописного текста, в 41 таблице, на 102 рисунках, списке литературы из 281 наименования, приложений на страницах.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность диссертационных исследований.

Показана эффективность применения полимерных композиций на основе син тетических жидких каучуков в различных областях строительства. Обоснована закономерность появления современных материалов на основе модифициро ванных жидких олигодиенов – как неотъемлемой составляющей процесса раз вития общества и, в частности, строительного материаловедения.

В первой главе дается анализ научных работ, посвященных состоянию вопроса и задачам диссертации, показаны наиболее важные направления иссле дований, представляющие научный и практический интерес в связи с ростом объемов потребления синтетических каучуков в различных областях промыш ленности.

Показано, что разработка и исследование новых материалов на основе поли мерных связующих осуществляется с позиций современного строительного ма териаловедения, обоснованного и развитого в работах: С.Е. Артеменко, В.Е.

Беляева, А.М. Бобрышева, Ю.М. Баженова, В.А. Вознесенского, Ю.Г. Иващен ко, А.М. Иванова, В.Т. Ерофеева, Е.В. Королева, А.Д. Корнеева, В.Л. Лисенко, А.Н. Мощанского, В.В. Патуроева, Ю.Б. Потапова, А.П. Прошина, И.А. Рыбье ва, В.И. Соломатова, О.Л. Фиговского, В.И. Харчевникова, В.Г. Хозина, Ю.Н.





Хакимуллина, В.Ф. Строганова, Е.М. Чернышова, Е.И. Шмитько и др.

Показано, что одним из наиболее эффективных представляется путь созда ния широкого спектра материалов в полной мере использующих особенности каучуков. Однако на пути разработки указанных материалов возникает множе ство проблем, способных по значимости сравниться с достигнутыми успехами.

Камнем преткновения становится технология получения разнообразных изде лий из каучукового сырья так называемая горячая серная вулканизация, кото рая не соответствует традиционным строительным технологиям. В строитель ной области предпочтение отдается композициям, способным отверждаться хо лодным способом, то есть без привлечения дополнительных энергетических за трат. В направлении получения эффективных композиций отверждающихся холодным способом проведено множество исследований, тем не менее, льви ную долю используемых в настоящее время полимеров составляют традицион ные эпоксидные, полиэфирные и карбамидные смолы. Расширяющееся произ водство олигомеров, находящихся преимущественно в жидкой фазе, и потому весьма удобных в технологическом процессе, позволяет решить проблему про ектирования эффективных композиций для нужд строительной отрасли.

В число рекомендуемых характеристик для каучуковых связующих вхо дят: заданная вязкость, способность к отверждению в достаточно широком диапазоне температур, минимальное содержание растворителя или полное его отсутствие, стойкость к воздействию атмосферных и эксплуатационных факто ров, гарантированная надежность при длительной эксплуатации (высокая дол говечность). Указанные свойства каучуков непосредственно зависят от их со става и строения.

Изменение пространственной структуры каучуков введением дополни тельных звеньев позволяет получать как упругие, так и пластичные и упруго пластичные изделия. Требования к исходным качествам сырья определяются характеристиками готового продукта в соответствии с условиями эксплуатации.

В связи с этим, особую актуальность приобретают методы и методики, позво ляющие обеспечивать исходным жидким олигодиенам заранее оговоренные ха рактеристики путем модификации. В целом проектирование эффективного композита на основе олигодиенов можно представить в виде последовательно сти определенных действий, направленных на достижение поставленной цели путем воздействия на структуру и состав исходного сырья. В разделе рассмот рены общие вопросы структурообразования каучуковых композиций. Особен ности структурообразования определяют свойства каучуковых композитов. В свою очередь образование той или иной структуры сложным образом зависит не только от качественного и количественного состава композитов, но и от тех нологии их изготовления. Поэтому установление кинетических зависимостей структурообразования каучуковых композиций и их связь с эксплуатационны ми характеристиками конечного продукта является важной научно технологической задачей.

Свойства связующих зависят, прежде всего, от физико-химических харак теристик олигомера, количества и химической природы отвердителя, либо от верждающей группы. Кроме того, свойства связующих регулируют введением различных модифицирующих добавок, способных коренным образом изменить базовые характеристики олигодиена. Особая роль в структурообразовании при надлежит наполнителям, поскольку частицы наполнителя являются активными центрами роста новообразований. Показано, что наиболее важными характери стиками наполнителей являются дисперсность, качество поверхности, рН пока затель, поверхностная энергия (энергия Гиббса). Количество наполнителей или отношение полимер – наполнитель (п/н) и интенсивность физико-химического взаимодействия связующего и наполнителя определяющим образом влияют на характер структуры изделия. Кроме указанного параметра на изменение физи ко-механических характеристик каучуковых композиций влияет наличие дис персного армирования и условия эксплуатации (ориентированное состояние).

Определение качественных (количественных) зависимостей степени и характе ра влияния модифицирующих добавок на физико-технические свойства компо зиций важно для разработки материалов широкого спектра применения.

Показана определяющая роль климатических и эксплуатационных воздей ствий на деградацию свойств композиций на основе модифицированных олиго диенов. Эксплуатационная среда, в которой работают строительные конструк ции, является, с точки зрения количества составляющих е агрессивных факто ров, комплексной, а не однородной. Конструкции в одно и то же время могут ис пытывать в различной комбинации действие нескольких агрессивных факторов одновременно. В связи с этим несомненный интерес представляют исследования именно комплексного воздействия агрессивных факторов на строительные мате риалы и конструкции, поскольку такой подход позволит более достоверно про гнозировать их долговечность.

Во второй главе развивается теория проектирования композиций холод ного отверждения с заданными свойствами на основе жидких олигодиенов.

Рассмотрены компоненты каучуковых композиций, их роль в структурообразо вании последних. Показано, что способность жидкого каучука смачивать по верхность наполнителей зависит от величины рН дисперсного материала. При совмещении наполнителей со связующим в условиях большой разницы в рН возможно протекание негативных реакций в пограничном слое каучука, либо вспучивание композита вследствие выделения газообразных продуктов побоч ных реакций. Показано, что наполнители должны удовлетворять условию 9рН5. Установлена корреляция между величиной удельной поверхности и мас лоемкостью используемых наполнителей.

Приведены данные о свойствах каучуковых композиций с позиций меха нохимии. Показано, что при проектировании композиций следует обращать пристальное внимание не только на компонентный состав, но и на технологию их приготовления. В связи с этим, придание специальных характеристик ука занным композициям является весьма актуальной материаловедческой пробле мой, связанной как со структурными исследованиями каучукового сырья, так и с целенаправленным регулированием синтеза, переработки, приготовления, а в некоторых случаях и эксплуатации изделий на основе олигодиенов. Все ука занные выше процессы относятся к структурной или химической модификаци ям исходных олигомеров. Выбор приоритетного способа модификации основы вается на экономической целесообразности.

Разработана система выбора компонентов и технологии получения универ сальных строительных материалов широкого спектра применения на основе мо дифицированных олигодиенов, отверждаемых без дополнительных энергетиче ских затрат. Разработанная система позволяет определить рациональный путь проектирования композиционных материалов на основе модифицированных олигодиенов, сообразуясь с предполагаемыми условиями эксплуатации. Прин ципиальная схема проектирования указанных материалов представлена на ри сунке 1.

Природа олигодиенов Физико-механические Физико-химические Химический Структура характеристики характеристики состав макромолекул Структурная модификация:

Химическая модификация:

- введение зародышеобразователей;

- привитие реакционноспособных групп;

- механические воздействия - деструктурирование Модифицированные Отвердители Порошкообразные олигодиены наполнители Армирующие Смешивание дисперсные волокна Пластификаторы Антиоксиданты Заполнители Область применения Защитные и Герметики и Гуммировочные и Наливные полы антикоррозийные гидроизоляционные плиточные покрытия материалы материалы Рисунок 1- Принципиальная схема проектирования композиций на основе модифи цированных олигодиенов В основу разработанной системы положен принцип максимального соот ветствия природы (генезиса) исходных олигодиенов требуемым свойствам го тового материала. Для целенаправленного улучшения исходных свойств свя зующего проводится химическая модификация привитием реакционно способных групп, обеспечивающих эти свойства. Эпоксидные группы придают способность к смешению, адгезию к различным подложкам, прочность при рас тяжении, ударную вязкость;

гидроксильные – те же свойства и дополнительно влагостойкость, эластичность;

карбоксильные дополнительно к указанным те плостойкость, эластичность, морозостойкость. Выбор вида прививаемых групп обусловлен предполагаемыми условиями эксплуатации готового композита. Вид и количество наполняющих компонентов, а также их сочетание обусловлены ра циональной областью использования композита. Технология применения компо зитов подбирается с учетом их компонентного состава, заданных вязкости и жизнеспособности.

Основой проектирования являются требования, предъявляемые к композици ям на основе модифицированных олигодиенов согласно условиям эксплуатации.

В разделе также приведены основные положения по организации и прове дению экспериментальных исследований, применяемые методы планирования эксперимента и статистической обработки их результатов, сформулированы цель и задачи исследований.

В третьей главе представлены результаты исследований автора по изуче нию структурирующих свойств жидких каучуков, их модификации с целью по вышения реакционной способности и разработке на их основе связующих.

При выборе жидких олигодиенов, из числа имеющихся, руководствовались следующим: соответствие базовых характеристик каучука свойствам проекти руемого композита;

оптимальное сочетание параметров цена качество дос тупность, требуемая вязкость, обеспечивающая использование каучука в каче стве жидкой фазы композиции;

минимальная токсичность, обусловливающая проведение работ с каучуком без применения дополнительных мер безопасно сти. Вместе с тем, возможна ситуация, при которой комплекс физико-химичес ких характеристик базового олигодиена не в полной мере соответствует требо ваниям эксплуатации. В этом случае оправдана его модификация, если иными путями добиться требуемого результата невозможно. Естественно, что и моди фицированный олигодиен должен удовлетворять указанным выше требованиям и затраты на модификацию не должны превышать экономический эффект от его применения.

В целях получения наиболее полных сведений о влиянии физико-хими ческих и структурных характеристик исходных каучуков на свойства готовых композиций, произвели выборку по следующим группам: первая – малеинизи рованные олигомеры, различающиеся количеством функциональных групп в цепи и соответственно молекулярной массой;

вторая – олигомеры без функ циональных групп, различающиеся своей микроструктурой;

третья – сополи меры бутадиена различного состава. Каучуки первых двух групп, полученные в результате анионной полимеризации 1,3-бутадиенов с использованием органо литиевого инициатора в среде растворителя, который удаляется в конце реак ции, выпускаются в опытно-промышленном объеме. Для них характерно нали чие в микроструктуре большого количества ненасыщенных олефиновых связей, посредством которых они легко сшиваются и химически модифицируются.

Указанные каучуки, кроме сополимеров, обладают контролируемой микро структурой. Характеристики каучуков представлены в таблице 1.

Таблица 1 – Физико-химические характеристики исследуемых каучуков Вязкость Функцио- Микроструктура, % Mолекулярная Марка при 250С, нальность масса (Мм) Цикл 1,2-винил 1,4-транс 1,4-цис Па·с Первая группа – малеинизированные олигодиены N4-5MA 5500 40 5 - - - N4-10MA 8200 75 7,5 - - - Вторая группа – олигодиены без функциональных групп 40…55 15…25 10…20 15… AL 1000 4 35…50 30…40 15… PH 2600 8 - 15…25 40…50 20… PM4 1500 0,7 - 10…20 50…60 25… HFN4* 5000 4 - * содержит концевые гидроксильные группы в количестве 0,2 meq OH/g Третья группа – сополимеры бутадиена СКДП-Н до 16, 3200 1,1 15…20 58…62 18…28 СКДН-Н до 3000 1,0 10…20 20…30 50…60 Кроме того, для проведения модификации в жидкой фазе, использовали дивинилстирольный термоэластопласт ДСТ-30Р-01 блочный сополимер (30% стирола), выпускаемый по ТУ 38.40327-90. Вследствие блочной конфигурации этот каучук очень пластичен и однороден по соотношению мономеров. Потен циальную способность выбранных немодифицированных олигодиенов к сши ванию производили оценкой степени загущения (гелеобразования) при введе нии реакционноактивных соединений по изменению во времени характеристи ческой вязкости.

При температуре 25 0С изучали отверждающее действие на каучуки: 3 % рас твора HCl, порошкообразного СaCl2, триэтилентетрамина (ТЭТА), полиизоциана та (ПИЦ), сиккатива – нафтената кобальта, которые были выбраны из-за своей вы сокой реакционной способности.

В результате обобщения полученных данных установлено несколько принципиальных положений, отражающих возможность использования иссле дованных олигодиенов в качестве связующих. Во-первых, взаимодействие оли годиенов первой группы с хлорсодержащими реагентами сопровождалось сильным загущением с выделением большого количества тепла и газообразных продуктов, также наблюдалось образование больших пор в материале. Во вторых, связующие, отверждаемые хлорсодержащими компонентами, быстро охрупчивались.

Отмечено, что при увеличении молекулярной массы олигодиена и его функциональности загущение происходило более интенсивно.

Взаимодействие олигодиенов второй группы с хлорсодержащими отверди телями наиболее ярко отражало различия в протекании реакций у олигомеров с отличающейся структурой. Так, олигодиен с концевыми гидроксильными груп пами, имеющий наибольшую молекулярную массу, практически мгновенно реа гировал с 3 % раствором HCl с образованием рыхлой губчатой массы. Олигоди ен с молекулярной массой 2600 и максимальным количеством звеньев 1,2-винил, без циклических структур, реагировал с HCl еще более интенсивно, причем ре акция сопровождалась выделением большого количества тепла и разрыхлением связующего. Падение скорости загущения среди каучуков второй группы корре лировало с уменьшением числа звеньев 1,4-цис и увеличением 1,2-винил.

Аналогично протекали реакции взаимодействия хлорсодержащих отверди телей с сополимерами бутадиена. Отмечено, что жидкий СКДП-Н более актив но набирал вязкость при введении 3 % раствора HCl, нежели СКДН-Н, причем эта тенденция сохранялась и при использовании порошкообразного CaCl2. Сле дует отметить общее для всех групп: хлорсодержащие отвердители вызывали у всех без исключения исследованных олигодиенов загущение с различной ско ростью протекания, причем получить сшитые и эластичные композиты с при менением указанных отвердителей не удалось.

При оценке реакционной способности олигодиенов первой группы в отно шении ПИЦ и ТЭТА установлено, что молекулярная масса оказывала решающее влияние на протекание реакции с полифункциональными отвердителями. Так олигодиен с Мм=8200 структурировался более интенсивно, чем олигодиен с Мм=5500 как при взаимодействии с ПИЦ, так и при реакции с ТЭТА.

У олигодиенов второй группы наибольшую активность проявил HFN максимальной молекулярной массы, содержащий концевые гидроксильные группы. В течение 10 мин получили эластичный продукт, обладающий высокой липкостью и содержащий небольшое количество микроскопических пор. По истечении суток поверхность полученного продукта структурировалась наибо лее полно, и показатель липкости снизился.

Отмечено отсутствие прямой связи между реакционной способностью и молекулярной массой используемых олигомеров. Очевидно, что в этом случае ведущую роль играла пространственная структура олигодиена и соотношение звеньев различного типа, что обеспечивало избирательную активность указан ных олигодиенов. Это положение подтверждалось характером взаимодействия исследуемых олигодиенов второй группы с ТЭТА. Жидкие сополимеры бута диена наиболее активно реагировали с полифункциональным отвердителем ПИЦ, причем с увеличением концентрации последнего загущение интенсифи цировалось. Пленки из всех указанных связующих после суточного выдержи вания полимеризовались в массе на отлип.

При использовании аминного отвердителя практически у всех олигодиенов наблюдалось образование одиночных тяжей, имевших склонность к набуха нию. Завершающим этапом в оценке способности к пленкообразованию иссле дуемых каучуков было изучение влияния металлорганических соединений – сиккативов, традиционно используемых для ускорения высыхания лаков, кра сок и эмалей. Установлено, что при использовании сиккатива в первую очередь образовывались активные центры, отвечающие за ускоренную структуризацию полимера под действием кислорода воздуха. Причем полярные олигодиены яв лялись наиболее активными пленкообразующими с участием сиккативов. На личие полярных гидроксильных групп в составе олигодиена с Мм=5000 обу словливало наибольшую скорость набора вязкости в сравнении с другими свя зующими второй группы. При формировании структуры, сопряженном с изме нением вязкости, определяющую роль играло соотношение звеньев различного типа, нежели молекулярная масса. Наличие большего числа звеньев 1,4-цис способствовало более раннему загущению связующих с меньшей молекулярной массой. При увеличении концентрации сиккатива с 5 до 10 масс. % ожидаемого роста вязкости не наблюдалось. Таким образом, установлено регрессивное влияние увеличения количества сиккатива на структуризацию.

Полученные и обобщенные результаты изучения реакционной способно сти исследуемых каучуков показали, что олигодиены, имеющие сравнительно небольшую молекулярную массу, а, следовательно, и вязкость проявляли меньшую реакционную активность по отношению к некоторым реагентам.

Вместе с тем, даже в ряду олигодиенов с приблизительно равными молеку лярными массами пленкообразование происходило несоразмерно, что обуслов лено различиями их структуры и соотношением звеньев различного типа. Кроме того, малая молекулярная масса отражала малую протяженность макромолекул, что обусловливало минимальное количество дефектов ее структуры. В отсутст вие термического воздействия не обеспечивался термофлуктуационный разрыв цепи макромолекул, следовательно, не было и активных радикалов, по которым бы проходило сшивание олигодиена. Установлено, что для бутадиеновых олиго меров именно микроструктура полимерной цепи оказывала решающее влияние на их реакционную способность. Показано, что повышение реакционной спо собности олигодиенов, применительно для условий холодного отверждения, возможно за счет привития реакционноспособных концевых групп. Количество и тип прививаемых групп определяются условиями предполагаемой эксплуата ции композита, изготовленного на базе модифицированного олигодиена.

Для выбора наиболее рациональных направлений модификации исходных олигодиенов необходимо иметь полное представление о предполагаемых об ластях и условиях эксплуатации. В этой связи выделены наиболее общие кри терии качества для некоторых классов разрабатываемых полимерных компози ций. Предполагалась разработка полимерных композиций, имеющих ряд общих характеристик и отличий: герметизирующие материалы для аэродромных и до рожных покрытий;

ремонтные композиции для указанных покрытий и устрой ства слоев износа;

гидроизолирующие, антикоррозионные и кровельные мате риалы;

композиции для наливных полов.

По условиям эксплуатации разрабатываемые композиции можно разделить на две генеральные составляющие: композиции, эксплуатирующиеся в закрытых помещениях и композиции, подвергающиеся атмосферным воздействиям. Оче видно, что для композиций первой составляющей вопросы атмосферного старе ния не столь актуальны, как для материалов второй группы. Вместе с тем, общими характеристиками для композиций обоих групп являются эластичность (в рамках заданной), водостойкость, химстойкость (для агрессивных производств), сохране ние эксплуатационных характеристик заданное время.

Исходя из этого, исследования по разработке и оптимизации композиций на основе олигодиенов проводили на нескольких уровнях.

Во-первых, исследовали возможность модификации исходных олигодие нов в целях обеспечения максимального соответствия физико-механических характеристик разрабатываемых композитов предполагаемым условиям экс плуатации, затем проводили модификацию наиболее рациональным способом.

Во-вторых, оптимизировали полученное связующее по нескольким, наибо лее значимым характеристикам.

В целях получения связующих с высокими показателями адгезии провели эпоксидирование сополимера СКДП-Н и олигодиенов 1 и 2 групп. Характерные свойства, сообщаемые полимерам концевыми эпоксигруппами (ЭГ): термо- и светостойкость, эластичность при низких температурах, высокая адгезия ко многим подложкам. На содержание ЭГ оказывали влияние следующие факто ры: температура проведения реакции (Т);

продолжительность проведения реак ции (t);

давление воздуха, подаваемого в реактор (Р). Конечным продуктом ре акции являлось содержание ЭГ в полимере в от общей массы. По данным экспериментальных исследований получили уравнения, отражающие зависи мость содержания ЭГ (N) от параметров проведения реакции:

для олигодиена с Мм=5500:

N=4,58+0,38T+0,13t+0,162P-0,943T2-1,93t2+1,05P2+0,19Tt+0,16TP+0,09tP;

(1) для олигодиена с Мм=1500:

N=7,18+0,318T+0,213t+0,112P-1,93T2-1,103t2+0,805P2+0,11Tt+0,36TP+0,11tP;

(2) для олигодиена с Мм=до 3200:

N=9,49+0,88T+1,03t+1,32P-0,88T2-0,73t2+3,5P2+0,19Tt+ 0,46TP+0,39tP. (3) Наибольший выход ЭГ наблюдался у СКДП-Н – 14,5 масс. % при проведе нии реакции со следующими значениями влияющих факторов: Р = 6 МПа, Т = 130 0С, t = 170 мин.

Для проведения реакций по привитию карбоксильных групп (КГ) отобрали олигодиены наименьшей вязкости, поскольку привитие указанных групп сопря жено с резким повышением вязкости: из 1 группы N4-5000-10MA с вязкостью 40 Па·с и функциональностью 5, из 2 группы AL молекулярной массой 1000, вязкостью 4 Па·с и наличием циклических структур, PH молекулярной массой 2600, вязкостью 8 Па·с и преобладанием звеньев 1,4-транс. Кроме того, иссле довали возможность привития КГ жидкому каучуку СКДН-Н, вязкостью до Па·с и преобладанием 1,2-цис звеньев. Несомненным преимуществом олигодие нов, использованных в исследованиях, являлась жидкая фаза, позволяющая про водить реакцию с метакриловой кислотой без использования растворителей. На рисунке 2 показана зависимость физико-механических характеристик отвер жденных олигодиенов от количества звеньев метакриловой кислоты. Отвержде ние проводили при помощи ZnO с образованием средних солей, играющих роль сравнительно прочных поперечных связей. Установлено, что увеличение кон центрации КГ приводило к снижению эластичности связующих (кривые 1 на ри сунке 2), причем эта тенденция сохранялась и за пределами области эксперимен та. Одновременно со снижением эластичности наблюдался рост прочности при растяжении и модуля при растяжении на 100 %, что отражалось в характере кри вых 2 и 3 на рисунке 2.

а) б) 6 450 5 Относительное удлинение, % Модуль и прочность при растяжении, МПа 4, 5 400 3, 4 350 3 300 2,5 2 2 250 1, 1 200 0, 0 150 0 0 1 2 3 4 5 0 1 2 3 4 количество метакриловой кислоты, масс.% количество метакриловой кислоты, масс.% г) в) 6 8 Относительное удлинение,% 1 Модуль и прочность при растяжении, МПа 7 550 6 5 4 400 3 350 2 1 1 0 200 0 0 1 2 3 4 5 0 1 2 3 4 количество метакриловой кислоты, масс.% количество метакриловой кислоты, масс.% 1 - относительное удлинение;

2 - прочность при растяжении;

3 - модуль при растяжении 100% Рисунок 2 – Зависимость физико-механических характеристик связующих от коли чества метакриловой кислоты: N4-5000 (а), СКДН-Н (б), AL 1000 (в), РН 2600 (г) Это обстоятельство указывало на возможность корректировки физико-ме ханических характеристик готовых композиций путем изменения содержания КГ в каучуке, сообразуясь с предполагаемыми условиями эксплуатации компо зиции. Исходная структура олигомеров оказывала непосредственное влияние на исследуемые характеристики.

С целью получения жидкого связующего провели деструктурирование ис ходного дивинилстирольного термоэластопласта ДСТ-30Р-01. Протекание реак ции оценивали по снижению условной вязкости. Титрованием выборок связую щих, имевших минимальную вязкость, установлено наличие эпоксидных и гид роксильных концевых групп, причем во всех выборках преобладали гидроксиль ные группы (ГГ), а количество ЭГ было минимально. Установлены следующие оптимальные условия протекания реакции: избыточное давление воздуха 0, МПа, температура проведения 150 оС, количество сиккатива 3 масс. %. При ука занных условиях время проведения реакции составило 3 ч. В результате прове дения контрольной реакции, с указанными параметрами, был получен модифи цированный каучук с условной вязкостью по вискозиметру ВЗ-4 менее 9 с при температуре 50 0С, содержащий менее 1 масс. % ЭГ. Количество ГГ, определен ное по методу ацетильного числа, составляло 0,1 meq OH/g. Наличие концевых ГГ обусловливало возможность его отверждения при помощи полифункцио нальных соединений, проявляющих активность в отношении указанных групп.

Исследованные сочетания модифицированных олигодиенов и отвердите лей представлены в таблице 2. Полноту протекания реакции оценивали по трем показателям: прочности и модулю при растяжении на 100 %, величине относи тельного удлинения при разрыве.

Таблица 2 – Исследованные сочетания каучук отвердитель Отвердитель* Динамическая вязкость Каучук при 25 С, Па·с 1 2 3 4 5 Модифицированные олигодиены с гидроксильными группами ДСТ-30Р-01 9 с по ВЗ-4 (условная вяз- + - - - - кость при 500С) Модифицированные олигодиены с карбоксильными группами СКДН-Н 14…16 - - - - - + 45… N4-5000-10MA - - - - - + 8… AL 1000 - - + + - + 12… PH 2600 - - + + - + Модифицированные олигодиены с эпоксигруппами СКДП-Н 19…22 + + - - + + 82… N4-B-10MA + + - - + 1,4…1, PM4 + + - - + + * 1 – жидкие ПИЦ с массовой долей NCO-групп 30…35 % (марки П45-25, ПМ 50-25);

2 – триэтилентетрамин (ТЭТА);

3 – ZnO;

4 – Ca(OH)2;

5 – комплекс BF3 + моноэтиламин;

6 - олигодиен с гидроксильными группами HFN4-5000 вязкостью при 25 0С 4…8 Па·с При отверждении олигодиенов с ЭГ установлено, что изменение их физи ко-механических характеристик напрямую зависело от количества привитых ЭГ и используемого отвердителя. Из общего числа партий эпоксидированного СКДП-Н (ЭСКДП-Н) были отобраны три партии, содержащие различное коли чество ЭГ. Результаты определения некоторых характеристик для указанных выборок представлены в таблице 3.

Таблица 3 – Результаты испытаний образцов ЭСКДП-Н с различным содержанием ЭГ Количество Когезия, МПа, при ко- Адгезия к стали, МПа, Морозостойкость, цик ПИЦ, масс. личестве ЭГ, масс. при количестве ЭГ, лы, при количестве ЭГ, масс. масс.

2,2 5,6 14,5 2,2 5,6 14,5 2,2 5,6 14, 10 2,78 3,14 3,99 0,5 1,0 1,2 183 185 12 2,87 3,37 5,05 0,8 1,2 1,5 179 189 14 2,81 3,79 5,04 0,86 1,3 1,5 192 195 16 2,66 3,21 4,8 0,6 1,0 1,46 188 199 Установлено, что наиболее высокие адгезионные, когезионные показатели и морозостойкость матрицы достигались при максимальном содержании ЭГ в по лимере и количестве отвердителя 12...14 масс.. Результаты исследования кине тики отверждения ЭСКДП-Н с максимальным количеством ЭГ различными от вердителями представлены на рисунке 3.

3,5 310 2,5 Относительное удлинение, % Модуль и прочность при растяжении, МПа 2 2,5 1 1,5 1,5 1 0,5 2 0, 0 0 5 7 9 10 12 14 Количество ПИЦ, масс. % Количество HFN4-5000, масс. % 1 - прочность при растяжении;

2 - модуль при растяжении на 100%;

3 - относительное удлинение Рисунок 3 – Зависимость физико-механических характеристик ЭСКДП-Н от вида и количества отвердителей Для модифицированных олигодиенов содержащих КГ проводили анало гичные исследования. Поскольку количество привитых звеньев метакриловой кислоты у всех рассмотренных олигодиенов одинаково, представлялось воз можным оценить активность применяемых отвердителей по отношению к оли гомерам различной структуры и молекулярной массы. На основе полученных экспериментальных данных были также построены линейные зависимости, представленные на рисунке 4, между величиной относительного удлинения и прочности при разрыве, что позволило оценить вклад различных отвердителей в формирование структуры композитов.

Относительное удлинение,% 270 AL 1000 PH 220 3 70 20 0,3 1,3 2,3 3,3 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3, Прочность при разрыве,МПа Прочность при разрыве,МПа Относительное удлинение,% 130 N4-5000 СКДН-Н 90 1 2 3 4 0,3 0,5 0,7 0,9 1,1 1, Прочность при разрыве,МПа Прочность при разрыве,МПа Все олигомеры содержат 3,5% КГ (отвердители: 1-ZnO;

2-Ca(OH) 2 ;

3-HFN4-5000) Рисунок 4 – Зависимость относительного удлинения модифицированных олигодиенов с КГ от прочности при разрыве Композиции, полученные путем отверждения модифицированных олиго диенов отвердителями различного рода, служат лишь базовой основой предпо лагаемых изделий.

Проведенные исследования степени сшивания по изменению физико механических характеристик совмещали с исследованиями скорости расходо вания реакционноспособных групп по смещению плотности поглощения ИК спектров. ИК-спектры получены на спектрофотометре с дифракционными ре шетками в области 4000…400 см-1. Изменение количества различного типа звеньев для олигодиенов оценивали по полосам поглощения: 1,4-цис – 710 см-1, 1,4-транс – 967 см-1, звенья 1,2-винил – 910 см-1, содержание СН2-групп – см-1, связи О-Н – 3600 см-1, группа –N=C=O – 2275…2250 см-1, COOH – 3000…2500 см-1. Полученные данные хорошо согласуются и позволяют сделать заключение о первичном расходовании реакционноспособных групп (в порядке убывания скорости) – карбоксильных, гидроксильных и эпоксидных. Затем в процесс включаются звенья 1,4-транс при экзотермическом характере отвер ждения. Степень сшивания полученных связующих определяли по выходу золь-фракции экстрагированием кипящим растворителем. Установлено, что олигодиены малой молекулярной массы сшивались только по реакционноспо собным группам, в то время как олигодиены большей молекулярной массы имели связи и по пространственным звеньям. В первом случае получены высо коэластичные материалы – основа для герметиков, во втором – кожеподобные – основа для слоев износа и ремонтных материалов.

В силу того, что разрабатываемые в диссертационном исследовании компо зиционные материалы преимущественно относятся к эластомерам, рассматрива ли одновременно наполнение мелкодисперсными порошками и армирующими волокнами, поскольку сочетание этих двух видов наполнителей способствовало повышению значений физико-механических характеристик с одновременным снижением расхода полимерной составляющей. В целях получения объективных сведений о совместимости исследуемых олигодиенов и наполнителей проводили эксперименты по установлению зависимостей характеристической вязкости от количества вводимых наполнителей: аэросила (SiO2);

волластонита (СаSiO3), гидроксаля (Al(OH)3), порошка стеклянного натрийборосиликатного состава, са жи канальной. Наполнители вводили пошагово, с градацией 2 % по объему, с контролем величины вязкости на ротационном вискозиметре РВ-8М. После дос тижения вязкости смеси 80 Па·с введение наполнителей прекращали. Указанная вязкость обеспечивала равномерное распределение полимерной композиции по подложке и самовыравнивание под действием силы тяжести.

Для всех сочетаний связующее наполнитель изменение вязкости адек ватно описывалось зависимостью вида: =0 еbx, (4) где 0– характеристическая вязкость исходного каучука, Па·с;

b – коэффици ент, зависящий от вида наполнителя и его удельной адсорбционной поверхно сти;

х – количество вводимого наполнителя, % по объему.

Аналогично определяли изменение вязкости и при введении армирующих волокон: нитей алюмоборосиликатных стеклянных, полиамидных, базальтовых крученых комплексных. Длина волокон из технологических соображений ограни чена в 5…6 мм. Учитывая тот факт, что в общем виде рост вязкости описывался уравнениями вида (4), где коэффициенты отражали как природу наполнителя и его дисперсность, так и вязкость исходного каучука, установлены скорости набора вязкости связующим при наполнении. В таблицах 4 и 5, приведены полученные коэффициенты аппроксимирующих уравнений, адекватно описывающих загуще ние исследуемых модифицированных олигомеров.

Таблица 4 – Коэффициент b аппроксимирующих уравнений вида (4) Модифи- Коэффициент b при использовании волокон цирован- Стеклянное Полиамидное Базальтовое ный оли Т=25 0С Т=50 0С Т=25 0С Т=50 0С Т=25 0С Т=50 0С годиен N4-5000 0,1034 0,1029 0,1201 0,1035 0,1423 0, СКДН-Н 0,0401 0,038 0,0542 0,0579 0,0646 0, PH-2600 0,0596 0,0649 0,0669 0,0676 0,0739 0, AL-1000 0,0392 0,0501 0,0677 0,07 0,0859 0, СКДП-Н 0,0442 0,041 0,0462 0,048 0,0529 0, PM4 0,0585 0,0671 0,074 0,0741 0,0831 0, Таблица 5 – Коэффициент b аппроксимирующих уравнений вида (4) Коэффициент b при использовании наполнителей Модифици рованный Стеклопорошок Гидроксаль Волластонит Углерод олигодиен Т=25 0С Т=50 0С Т=25 0С Т=50 0С Т=25 0С Т=50 0С Т=25 0С Т=50 0С N4-5000 0,096 0,0955 0,0982 0,0975 0,0931 0,0924 0,1033 0, СКДН-Н 0,0497 0,0471 0,0647 0,0646 0,0545 0,0543 0,0686 0, PH-2600 0,0187 0,0166 0,0338 0,0330 0,0387 0,0386 0,0587 0, AL-1000 0,0387 0,0376 0,0787 0,0779 0,0587 0,0579 0,0988 0, СКДП-Н 0,0387 0,0385 0,0396 0,0395 0,0587 0,0585 0,075 0, PM4 0,059 0,0586 0,1097 0,1093 0,0988 0,0983 0,1199 0, При совместном введении мелкодисперсных наполнителей и армирующих волокон вязкость изменялась в соответствии с зависимостью:

= 0+Ах1+Вх2+Сх3, (5) где 0 – вязкость исходного каучука, Па·с;

х1, х2, х3 количество вводимых компонентов, об.%;

А, В, С – коэффициенты, характеризующие вклад каждого наполнителя (загущение, разжижение). На основании уравнения (5) рассчиты вали сочетания различных наполнителей с армирующими компонентами. В ре зультате расчета возможных сочетаний были определены границы варьирова ния объемного содержания наполнителей при заданном количестве структуро образователя компонента максимальной абсорбционной способности. Влия ние наполнителей оценивали по величине прочности при когезионном разрыве и адгезии к стальной подложке. Благоприятные сочетания указанных характе ристик наблюдались у ЭСКДП-Н с концевыми ЭГ, имевшим максимальную ис ходную вязкость и у РН2600 с КГ минимальной исходной вязкостью. Для ука занных связующих приведены уравнения регрессии, отражающие зависимость оптимизируемых параметров от количества вводимых компонентов. Для СКДП-Н при наполнении, объемн.% : х1 сажа канальная, х2 порошок стек лянный, х3 волластонит:

t = 3,49+0,88х1+1,03х2+1,32х3-0,88х12-0,73х22+3,5х32+0,19х1х2+0,46х1х3+0,39х2х3;

(6) А=63,09-11,8х1-8,03х2-1,32х3-4,88х12-6,73х22-1,45х32-5,19х1х2-7,39х2х3. (7) Для РН2600 при наполнении х1 сажа канальная;

х2 порошок стеклян ный;

х3 стекловолокно:

t = 4,12+1,22х1+0,54х2+1,68х3-0,61х12-0,53х22+0,5х32+0,22х1х2+0,22х1х3+0,19х2х3;

(8) А=72,11-8,13х1-3,11х2-1,12х3-2,32х12-5,43х22-1,55х32-3,21х1х2-4,45х2х3, (9) где t – прочность при разрыве (когезия), МПа;

А – величина адгезии к сталь ной подложке, Н/см.

Изменение когезионных и адгезионных свойств связующих при наполне нии аэросилом и стеклосферами, отличающимися адсорбционной способно стью, представлено в таблице 6.

Таблица 6 – Когезионные и адгезионные свойства связующих Максимальное Вид олигодиена Значение когезии, Усилие отслаивания от бе МПа тонной подложки, кН/м Деструктурированный ДСТ-30Р- 5,4/6,2 13,5/15, с гидроксильными группами Эпоксидированный СКДП-Н 3,7/4,7 16,3/18, Модифицированный РН2600 с КГ 6,2/3,7 12,1/13, Перед чертой данные при использовании стеклосфер, за чертой аэросила Установлено, что увеличение количества вводимых наполнителей способ ствовало росту значений разрывной прочности с одновременным снижением величины адгезии к стальной подложке, причем оптимизировать композиции по какому-либо указанному параметру не представлялось возможным.

Упрочнение деструктурированного ДСТ-30Р-01 можно связать с наличием в его основной цепи гидроксильных групп, способных к образованию водородных связей с аэросилом. Тем не менее, при заданных значениях вязкости возможно проектирование композиций для различных условий эксплуатации. На элек тронном сканирующем микроскопе ЭМ 125К исследовано формирование структур композиций на основе модифицированных олигодиенов при введении микронаполнителей и армирующих волокон. Получены микрофотографии для всех связующих с различной степенью наполнения, как отдельными компонен тами, так и сочетаниями наполнителей. На основе полученных данных выявле ны основные закономерности образования структур различных уровней в зави симости от степени наполнения и вида вводимых компонентов.

В четвертой главе представлены основные положения проектирования ма териалов на основе разработанных связующих, в частности для герметизации швов аэродромных покрытий и их оперативного ремонта. Установлены парамет ры эксплуатационных и климатических воздействий на аэродромные покрытия, сформулированы требования к герметизирующим материалам и материалам для оперативного ремонта указанных покрытий. Показано, что многократные цикли ческие деформации композитного материала приводят к наличию аддитивного напряжения, выражающегося в накоплении остаточных деформаций вдоль об разца и в поперечном сечении. Для исследования нарушений структуры образ цов герметизирующего материала применяли частотно-резонансный метод, ос нованный на изменении частоты резонанса пространственно распределенной ка тушки при введении в нее образца с добавлением ферромагнитного порошка.

Решение задач исследования позволило отработать методику проведения экспе римента по определению напряженно-деформированного состояния герметизи рующего материала в деформационном шве жесткого покрытия. Непосредствен но на способ определения неоднородностей в герметизирующем материале, в со авторстве получен патент РФ на изобретение [13]. Проведены исследования из менения деформативности и когезионной прочности в зависимости от соотно шения компонентов герметика на основе деструктурированного ДСТ-30Р-01.

Установлены зависимости изменения физико-механических характеристик при понижении температуры проведения испытаний. Получены уравнения, описы вающие изменение когезионной прочности в условиях отрицательной темпера туры (в частности при минус 100С) при различной концентрации отвердителя и наполнителя (х):

ПИЦ 14 масс.ч.: t = -0,5·10-4·х2+0,0152·х+0,473;

ПИЦ 11 масс.ч.:t =-0,5·10-4·х2+0,0153·х+0,3254.

Оптимальное содержание ПИЦ установлено на уровне 11…14 масс.ч. По значениям когезионной прочности и относительного удлинения при разрыве в ус ловиях отрицательной температуры определено оптимальное содержание напол нителя (аэросила) 125…150 масс.ч. при количестве ПИЦ 12 масс.ч.

Установлена оптимальная степень наполнения по показателю вязкости в зависимости от температурного диапазона применения разработанного герме тика (в частности для аэросила): при Т= +50С =62,04ln(x) -61,521, при Т= +150С =49,04ln(x) -53,922, где х – степень наполнения, объемн. %. По результатам сводного анализа экспериментальных данных установлено, что благоприятная область эксплуатационных свойств для герметика соответствовала следующему составу, масс. ч.: вяжущее на основе деструктурированного ДСТ-30Р-01 – 38,5;

отвердитель ПИЦ – 4,6;

наполнитель аэросил – 53,9;

антиоксидант ионол – 3.

Разработан материал для оперативного ремонта аэродромных покрытий на основе ЭСКДП-Н. Получены следующие корреляционные уравнения, количе ственно описывающие зависимость свойств материала от его состава:

С=25,1П-0,069С-0,87П2—0,035С2+0,05А2+0,557А+0,028ПС-0,089СА-160,9;

(10) t=8,63П-0,75C-0,3П2+0,08C2-0,55A2+3,39A+0,03П2A- 0,07A2П-61,34;

(11) r=0,079С -0,388А +0,104ПС+2П-1,79С-0,12П -0,758, 2 2 (12) где С,t,r – прочности при сжатии и растяжении, МПа, величина относи тельного удлинения при разрыве, %, соответственно;

П,С,А – количества отвер дителя (ПИЦ), сиккатива и антиоксиданта, масс.ч., соответственно.

Проведен расчет состава ремонтной композиции на основе ЭСКДП-Н с крупным заполнителем по методике, разработанной А.Д. Корнеевым. Опреде лена массовая концентрация компонентов смеси, кг/м3: ЭСКДП-Н + ПИЦ 280, наполнителя 285, песка 300, щебня 1300.

С целью выяснения роли компонентного состава в термостойкости и соз дания композитов, обладающих термической стойкостью, были проведены термографические исследования композиций на основе модифицированных жидких бутадиеновых олигомеров марок ЭСКДП-Н и СКДН-Н. Дериватограм мы для ЭСКДП-Н представлены на рисунке 5.

Температура, 0С 1 – прямая изменения температуры образцов;

2 – ТГ кривая;

3 – кривая ДТА Рисунок 5 – Характерные кривые, полученные для образцов каучукового свя зующего на ЭСКДП-Н На основе полученных данных установлена связь состава и структуры мо дифицированных олигодиенов с их способностью противостоять термическому воздействию, определяемой по величине падения массы. Показателями, харак теризующими термическую стойкость композитов, являлись температуры начала изменения массы ТМ и потери 50 % массы образца Т50. Для композиций на ос нове ЭСКДП-Н и модифицированного СКДН-Н были получены следующие ве личины указанных температур: ТМ =192 0С;

Т50 =438 0С;

ТМ =121 0С;

Т50=430 0С, соответственно.

Определены пути повышения термостойкости композиций на основе оли годиенов: использование в качестве связующих олигодиенов определенного строения и состава, сообразуясь с предполагаемыми условиями эксплуатации;

использование эффективных антипиренов, сочетающихся по своей природе со связующим и способных выполнять, кроме того, роль активных наполнителей;

подбор эффективной толщины слоя из разработанных композиций исходя из возможных термических воздействий.

При длительном выдерживании в условиях совместного воздействия УФО и избыточного парциального давления кислорода установлены наиболее эффектив ные антиоксиданты для разработанных составов. Использование антиоксиданта Агидол-21 алкилфенольного типа предпочтительнее других антиоксидантов, по скольку при его использовании окисление образцов на основе модифицированных олигомеров протекало значительно медленнее.

В пятой главе представлены результаты исследований изменения физико механических характеристик разработанных материалов в условиях совместного воздействия деструктивных факторов, определены физико-механические харак теристики указанных материалов по стандартным методикам. С учетом специ фики работы герметизирующего материала в швах аэродромных покрытий про ведены длительные испытания в условиях отрицательной температуры. Уста новлен характер изменения пластоэластических свойств герметика на основе де структурированного ДСТ-30Р-01 после многоцикловых испытаний, для каждой температуры проведения испытаний получены зависимости виде =f(t,T), где – величина относительного удлинения, %;

t – время приложения нагрузки, ч;

T – температура, 0С.

На рисунке 6 показаны сравнительные данные изменения ширины шейки h образца и изменения плотности ферромагнитных частиц по длине образцов для разработанного герметика, битумнополимерного (БПАГ-50) и полностью по лимерного герметика (АПГХО) в зависимости от количества циклов нагружений.

Данные получены при помощи самостоятельно разработанной установки, описан ной в четвертой главе.

а б h,1, см 1, 2 2, 1, 4 1, 0,8 3 0, 0, 0, 0,2 4 l, см -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 l, см -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 Рисунок 6 – Изменение ширины шейки образца (а) и перераспределение плотности ферромагнитных частиц по длине (б) в зависимости от количества циклов нагруже ний: 1 – герметик на основе деструктурированного ДСТ-30Р-01 после 100 циклов;

– то же после 1000 циклов;

3 – АПГХО после 100 циклов;

4 – то же после 1000 цик лов;

5 – БПАГ-50 после 100 циклов;

6 – то же после 1000 циклов Совокупный анализ полученных данных позволил разработать методику прогнозирования долговечности разрабатываемых герметиков, эксплуатирую щихся в суровых условиях.

Результаты определения физико-механических характеристик разработан ного герметика по ГОСТ 30740–2000 приведены в таблице 7.

Таблица 7 – Физико-механические характеристики разработанного герме тизирующего материала Величина показателя Наименование показателя Для разработан По ГОСТ30740– ного герметика Гибкость на стандартном стержне, оС До минус 30 Минус Жизнеспособность, ч 2 Температура применения, оС Не ниже +5 0…+ Температура начала прилипания к пневма +150 + тикам самолетного шасси, оС Относительное удлинение при разрыве, % 80 Морозостойкость, потеря относительного До 25 Менее удлинения за 150 циклов, % Старение под воздействием ультрафиолето Не нормируется Менее вого излучения, потеря гибкости и массы, % Выносливость герметика, циклов Не нормируется Стойкость к воздействию газовых струй 150 реактивных двигателей, с Водопоглощение, % До 1 Менее Для установления сроков гарантированной работы ремонтного материала на основе ЭСКДП-Н предложена методика циклических испытаний, соответст вующая последовательности и величине сезонных климатических и эксплуата ционных воздействий.

Эта методика обеспечила: сокращение времени испытания по сравнению с требуемыми сроками в естественных условиях;

качественное и количественное соответствие факторов воздействующих на образцы при ускоренных испытани ях, естественным факторам;

соблюдение очередности воздействия факторов, которая существует в природе.

Таблица 8 – Последовательность и физические уровни факторов комплексного воздействия Показатели Количество Знакопеременные деформационные нагрузки вследствие тем пературных колебаний, колебания Термоокислительное воздействие и УФО, ч Знакопеременные деформационные нагрузки вследствие тем пературных колебаний, колебания Термоокислительное воздействие и УФО, МДж/м2 26, Динамическое воздействие, тыс. колебаний Ускоренное циклическое замораживание-оттаивание, циклы Динамическое воздействие, тыс. колебаний Воздействие антигололедных реагентов, ч Динамическое воздействие, тыс. колебаний 2, В таблице 8, применительно к условиям эксплуатации аэродромного по крытия, расположенного в Центральном районе России, представлены последо вательность и физические уровни факторов комплексного воздействия.

Указанная последовательность факторов условно соответствовала году ра боты ремонтной композиции в покрытии. Долговечность определяли по коли честву циклов испытаний, выдержанных образцами ремонтной композиции оп тимального состава до снижения прочностных или деформативных характери стик на 15. После каждого цикла комплексного воздействия определяли прочности при сжатии и разрыве, плотность, потерю массы, модуль упругости.

Установлено, что эксплуатационная долговечность, определенная по данной ме тодике, составляла 7 лет.

Результаты определения по стандартизированным методикам физико механических характеристик композиции на основе ЭСКДП-Н представлены в таблице 9.

Таблица 9 – Характеристики композиции оптимального состава Исследуемые показатели Значения показателей Прочность при сжатии, МПа 25, Прочность при разрыве, МПа 6, Прочность при изгибе, МПа 7, Плотность, кг/м3 2, Модуль упругости, Е·103 МПа 8, Водопоглощение, масс. 0, Коэффициент химстойкости к авиационному керосину, 0, Относительное удлинение при разрыве, 1, Морозостойкость, циклы В шестой главе представлены результаты оптимизации технологических параметров приготовления разработанных композиций, рассмотрен опыт их практического применения, проведена оценка технико-экономической эффек тивности разработанных материалов.

При приготовлении полимерных композиций определяли гомогенность смеси и энергетические затраты на смешивание при помощи эксперименталь ной установки, работающей по принципу пластографа Брабендера. Установка была оборудована регулируемой измерительной системой типа мотор весы, позволяющей записывать изменение во времени крутящего момента, дейст вующего на приводном валу роторов.

Установлены очередность введения компонентов с учетом их маслоемко сти и скорость вращения вала смесителя, получены зависимости крутящего мо мента на валу от вида и количеств вводимых компонентов. Определена опти мальная продолжительность смешения для различных сочетаний связующее наполнитель, соответствующая максимальной гомогенности. Установлены ве личины удельных энергозатрат Еуд оптимальных режимов смешения. Данные для композиций на основе ЭСКДП-Н и деструктурированного ДСТ-30Р- приведены в таблице 10.

Разработанные композиции применялись в различных климатических регио нах. В течение 1996 1998 гг. на аэродромах Военно-воздушных сил России в Во ронеже, Твери, Хабаровске, Чите и г. Миллерово (Ростовская обл.), были проведе ны натурные испытания опытных партий ремонтной композиции на основе ЭСКДП-Н. Отремонтированные участки наблюдали в течение 7 лет эксплуатации.

За период эксплуатации дефектов отремонтированных участков не выявлено.

Таблица 10 – Удельные энергозатраты на приготовление смеси в зависи мости от параметров смешивания Скорость враще- Удельные энергозатраты, кВтч/м3, при времени перемешивания, с ния вала, об/мин 60 120 180 30 0,65/ 0,67 0,69/0,83 1,09 /1,51 1,91/ 2, 60 1,05/ 1,08 1,26/1,44 2,64/ 2,89 3,84/ 4, 80 1,12/ 1,54 2,47/2,61 3,66/ 4,01 5,68/ 6, Перед чертой данные для ЭСКДП-Н, после черты для деструктурированного ДСТ-30Р- В течение 2002 2008 гг. на указанных объектах также были проведены натурные испытания опытных партий герметика. На аэродромах базировалась как реактивная, так и винтомоторная авиация. В связи с этим диапазон нагрузок и их интенсивность весьма отличались, поэтому для проведения работ применя ли различные рецептуры композиций, рассчитанные согласно местным условиям.

Для проведения работ по герметизации швов были выбраны участки с наиболее интенсивными режимами эксплуатации: стартофинишные участки (СФУ) и га зовочные площадки. Общая протяженность швов составила 2350 м. Швы на экспериментальных участках наблюдали в течение 35 месяцев эксплуатации. За период эксплуатации нарушения герметизации швов не наблюдалось.

Кроме того, в ООО «Промгарант» (Воронеж) были залиты износо- и кор розионностойкие покрытия полов в помещениях аккумуляторно-зарядной станции и склада аккумуляторных батарей. В указанных помещениях отмеча лись розлив раствора серной кислоты и щелочных растворов, применяющихся для зарядки аккумуляторных батарей. Кроме того, в помещениях передвигался погрузочный транспорт. Таким образом, покрытия находились в условиях со вместного воздействия истирающих нагрузок и агрессивных сред.

Целью проведенных работ было продление сроков эксплуатации полов в по мещении с агрессивными средами и обеспечение передвижения грузовых тележек.

По результатам натурных испытаний были получены акты реализации, подтверждающие эффективность применения разработанных материалов в раз личных условиях эксплуатации.

Определена экономическая эффективность разработанных в диссертаци онной работе материалов, которая обусловлена использованием недефицитных сырьевых материалов, гарантированным сохранением высоких значений физи ко-механических характеристик, увеличением межремонтных сроков эксплуа таций сооружений.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ 1. На основе теоретического обоснования и экспериментального подтвержде ния разработана система выбора компонентов и технологии получения универ сальных строительных материалов широкого спектра применения на основе мо дифицированных олигодиенов, отверждаемых без дополнительных энергетиче ских затрат. Разработанная система позволяет определить рациональный путь проектирования композиционных материалов на основе модифицированных олигодиенов, сообразуясь с предполагаемыми условиями эксплуатации. Уста новлена и показана связь физико-механических характеристик полимерных композиций с наличием в исходном олигодиене (сополимере) концевых реак ционноспособных групп.

2. Исследованы структурирующие свойства жидких олигодиенов. Изучены влияние молекулярной массы, пространственной структуры и функционально сти на реакционную способность указанных соединений, взаимосвязь их мик роструктуры и скорости пленкообразования. Установлено, что реакционная способность исходных олигодиенов при температуре не выше 25 0С в отноше нии наиболее распространенных отвердителей недостаточна для полного сши вания.

3. В целях повышения реакционной способности олигодиенов проведена их химическая модификация: эпоксидирование дивинил-пипериленового сопо лимера СКДП-Н и олигодиенов различной молекулярной массы и соотношени ем цис- и транс- звеньев, карбоксилирование указанных выше олигодиенов, де структурирование дивинил-стирольного термоэластопласта ДСТ-30Р-01. Уста новлены оптимальные параметры указанных модификаций.

4. Определены отвердители (отверждающие группы) для модифицирован ных олигомеров, установлены зависимости изменения свойств связующих от количественных и качественных параметров составляющих его компонентов.

Разработаны рациональные (в заданных характеристиках) составы композитов.

Установлены зависимости между величиной относительного удлинения и прочностью при разрыве связующих, позволяющие оценить вклад различных отвердителей в формирование структуры композиций. Наполняющие компо ненты в целях обеспечения максимального взаимодействия с исследуемыми олигомерами должны иметь рН показатель водной вытяжки в пределах 9рН5.

5. Исследована взаимосвязь адгезионной и когезионной прочностей ком позиций при введении различных наполняющих компонентов. Установлено, что дополнительно привитые концевые группы обеспечивают адгезию к раз личным видам подложек. При равных степенях наполнения олигомеры мень шей молекулярной массы, содержащие концевые карбоксильные группы имели большую адгезию к стальным подложкам в сравнении с олигомерами, имею щими в своем составе эпоксидные и гидроксильные группы. Показано, что раз личные сочетания ориентирующих наполнителей и армирующих компонентов сообщали композициям разнообразные свойства, что позволило целенаправ ленно комбинировать те или иные компоненты в целях решения определенных эксплуатационных задач. С помощью электронной микроскопии исследованы структуры композиций на основе модифицированных олигомеров при введении микронаполнителей и армирующих волокон. Выявлены закономерности обра зования структур различных уровней в зависимости от степени наполнения и вида вводимых компонентов.

6. Разработаны составы композиций на основе модифицированных олиго меров для использования в особых условиях: герметизирующий материал со става, в масс.ч.: вяжущее на основе деструктурированного каучука ДСТ-30Р- 38,5, ионол 3, ПИЦ 4,6, аэросил 53,9. Проведены исследования по выбо ру адекватной модели поведения герметизирующего материала, учитывающей деградацию его физико-механических характеристик. Показано, что накопле ние дефектов связано с перераспределением плотностей в теле материала при циклических деформациях. Для доказательства этих положений разработана в соавторстве экспериментальная установка, позволяющая фиксировать указан ные перераспределения при циклических испытаниях. Для разработанных гер метиков получены аналитические и графические зависимости вида =f(t,T).

Оценена длительная ползучесть разработанных герметиков в сравнении с би тумно-полимерными материалами. Показано преимущество полностью поли мерного герметика в сравнении с битумсодержащими материалами.

7. Выявлены закономерности изменения физико-механических характери стик композиции для оперативного ремонта аэродромных покрытий, в зависимо сти от количественного соотношения компонентов. Установлен следующий со став матрицы, масс. ч.: эпоксидированный СКДП-Н (ЭГ 14,5 масс. ) 100, сик катив тройной плавленый 5, антиоксидант ВС-70 1,5, отвердитель ПИЦ 14.

Проведен расчет состава композиции с крупным заполнителем. Физико-меха нические характеристики композиции оптимального состава: прочность при сжа тии и разрыве 20,5 и 5,3 МПа, соответственно, относительное удлинение при разрыве 5,3. По результатам комплексных испытаний ремонтной композиции установлено, что снижение прочностных характеристик на 15 отмечалось по сле 7 циклов комплексного воздействия. С учетом коэффициента надежности 0,75 эксплуатационная долговечность разработанной композиции составляла не менее 5 лет.

8. Проведен дифференциально-термический анализ разработанных каучу ковых композиций. Установлены общие закономерности развития термической деструкции в указанных материалах и выработаны направления повышения их термостойкости. Показано преимущество применения в условиях совместного воздействия УФО и кислорода воздуха универсальных антиоксидантов алкил фенольного типа, в частности Агидол-21.

9. Разработаны научно обоснованные параметры рациональной технологии изготовления композиций на основе модифицированных олигодиенов. Показа но, что целенаправленное комбинирование наполнителей, обладающих различ ными адсорбционными способностями, по отношению к используемым свя зующим, позволит обеспечивать необходимую гомогенность при минимальных энергетических затратах.

10. Установлены рациональные области применения композиций на основе направленно модифицированных олигомеров. Организовано опытно - промыш ленное внедрение разработанных композиций в различных климатических рай онах, подтвердившее их технико-экономическую эффективность и высокую конкурентную способность созданных материалов.

Основные положения диссертации опубликованы в работах:

Статьи в изданиях по Перечню ВАК 1. Потапов Ю.Б. Композиция на основе синтетического каучука холодного отверждения для оперативного ремонта аэродромных покрытий / Ю.Б. Пота пов, Д.Е. Барабаш // Известия ВУЗов. Строительство.1999. № 10 (490). С.

7881. Лично автором выполнено 3 с. Автором разработана рецептура компо зиции на основе эпоксидированного каучука СКДП-Н холодного отверждения для оперативного ремонта аэродромных покрытий. Установлены параметры эпоксидирования исходного каучука в целях повышения его реакционной спо собности. Получены регрессионные уравнения зависимости физико механических характеристик от количественного соотношения компонентов.

2. Барабаш Д.Е. Оптимизация составов высоконаполненных армированных полимерных композиций / Д.Е. Барабаш, А.А. Никитченко // Известия ВУЗов.

Строительство. 2006. № 5 (569). С. 4448. Лично автором выполнено 3 с. Ав тором разработана методика оптимизации составов высоконаполненных поли мерных композиций на основе модифицированных каучуков, содержащих дис персное армирование.

3. Барабаш Д.Е. Прогнозирование изменения свойств герметиков в услови ях многоцикловых нагружений / Д.Е. Барабаш, О.А. Сидоркин, В.В. Волков // Известия ВУЗов. Строительство. 2006. № 6 (570). С. 3236. Лично автором выполнено 3 с. Автором представлены основные положения методики прогно зирования изменения свойств герметиков на основе жидких каучуков в услови ях многоцикловых нагружений. Разработана модель поведения герметизирую щего материала в шве при воздействии климатических и эксплуатационных факторов.

4. Барабаш Д.Е. Оптимизация режимов перемешивания маловязких систем «жидкий каучук наполнитель» /Д.Е. Барабаш // Известия ВУЗов. Строительст во. 2006. № 10 (574). С. 7479. Приводятся результаты исследований по опти мизации перемешивания маловязких систем «жидкий каучук – наполнитель» с по зиций физико-химии. Установлены рациональные режимы перемешивания для наполнителей с различной адсорбционной способностью.



Pages:   || 2 |
 

Похожие работы:





 
2013 www.netess.ru - «Бесплатная библиотека авторефератов кандидатских и докторских диссертаций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.