Физико-механические свойства биостойких полимерных композитов, наполненных кварцевым песком

В строительной отрасли воздействие микробиологических агрессивных сред наносит заметный ущерб из-за своего разрушительного воздействия на компоненты строительных материалов, что, в свою очередь, приводит к деструкции и разрушению самого композита (в том числе на основе полимерных связующих), а затем и всей конструкции в целом [1–5].

В настоящие время эпоксидные композиты по сравнению с другими полимерными материалами находят все большее применение. Они используются для ремонта строительных конструкций инженерных и мостовых сооружений, покрытий автомобильных дорог, изготовления полимербетонных изделий и т.д. С помощью регулирования состава можно добиться требуемых физико-механических и эксплуатационных свойств [6–15].

Отечественная и зарубежная практика строительства показала, что введение в состав полимерных композитов биоцидных химических веществ является перспективным. Одним из видов биоцидных химических препаратов являются добавки на основе гуанидина [16–21].

Однако важно добиться того, чтобы введение биоцидного препарата не способствовало ухудшению других свойств [22–25].

Для полимербетонов, используемых при изготовлении защитных покрытий или других химически стойких изделий, эти материалы должны обладать рядом физикомеханических и эксплуатационных свойств (высокой прочностью, малой проницаемостью и т.д.)

Одной из важнейших характеристик строительных композитов является прочность, поэтому были определены зависимости изменения прочности на сжатие и при изгибе составов на основе эпоксидной смолы, аминофенольного отвердителя и кварцевого песка, являющегося одним из наиболее традиционных наполнителей.

Было исследовано совместное влияние применения наполнителя, а также препаратов на основе гуанидина на прочностные характеристики композитов на основе смолы ЭД-20 и отвердителя АФ-2.

Были проведены сравнительные испытания ненаполненных образцов и образцов содержащих 25, 50, 100, 200 и 300 мас. ч. перечисленных наполнителей на 100 мас. ч. смолы. Кроме того, сравнительным испытаниям подвергались бездобавочные материалы и составы, содержащие биоцидные добавки в концентрациях 5 и 10 мас. ч. на 100 мас. ч. смолы (см. рис. 1, 2).

При испытании на сжатие было установлено повышение прочности исследованных композитов при введении наполнителя в количестве от 25 до 200 мас. ч. на 100 мас. ч. смолы. При повышении степени наполнения до 300 мас. ч. прочностные показатели были ниже, чем у ненаполненных составов. При испытании на изгиб повышение прочностных показателей наблюдается при всех исследованных степенях наполнения – т.е. от 25 до 300 мас. ч. на 100 мас. ч.

Максимальные прочностные показатели при сжатии и при изгибе при отмечены у составов, наполненных кварцевым песком в количестве 25 и 50 мас. ч. на 100 мас. ч. смолы. Данные составы оказались прочнее контрольных ненаполненных образцов на величину около 16 и 25% соответственно (см. рис. 1, 2).

Состав, содержащий 25 мас. ч. кварцевого песка и 5 мас. ч. добавки «Тефлекс» при испытании на сжатие оказался на 10% прочнее контрольного состава, при испытании на изгибе на – 15% и т. д.

При исследовании средней плотности композитов установлено, что более плотная структура полимерных композитов получена при повышении содержании наполнителя (см. рис. 3).

При исследовании коррозионной стойкости композитов в качестве агрессивной среды рассмотрена вода, нагретая до 80 ºС. Это обусловлено тем, что вода – универсальная агрессивная среда для полимербетонов. На рис. 4 приведены зависимости изменения водопоглощения и коэффициента водостойкости эпоксидных композитов наполненных и ненаполненных составов. В ряде случаев введение биоцидной добавки «Тефлекс Антиплесень» способствует снижению водопоглощения и повышению водостойкости составов.

50     ₁₀₀

200   300

Содержание наполнителя, мас. ч.

Рис. 1. Зависимость изменения предела прочности при сжатии полимерных композитов на основе эпоксидной смолы и аминофенольного отвердителя, наполненных кварцевым песком, от степени наполнения и содержания добавки «Тефлекс».

s

К

Содержание

• ¹⁰ добавки, мас. ч.

О

25      ₅₀

100    ₂₀₀

5 Содержание

10 добавки, мас. ч

Содержание наполнителя, мас. ч.

Рис. 2. Зависимость изменения предела прочности при изгибе полимерных композитов на основе эпоксидной смолы и аминофенольного отвердителя, наполненных кварцевым песком, от степени наполнения и содержания добавки «Тефлекс».

Рис. 3. Зависимость изменения средней плотности полимерных композитов на основе эпоксидной смолы и аминофенольного отвердителя, наполненных кварцевым песком, от степени наполнения и содержания добавки «Тефлекс».

Рис. 4. Зависимость изменения водопоглощения по массе полимерных композитов на основе эпоксидной смолы и аминофенольного отвердителя, наполненных кварцевым песком, от степени наполнения и содержания добавки «Тефлекс».

Таким образом, нами были изготовлены полимерные композиты, наполненные кварцевым песком и содержащие модифицирующие добавки на основе гуанидина, обладающие улучшенными физико-механическими и эксплуатационными свойствами, а также долговечностью в условиях воздействия микробиологических агрессивных сред.