Физико-механические свойства биостойких полимерных композитов, наполненных тонкомолотым порошком известняка

Как известно из отечественной и мировой практики строительства, в настоящие время эпоксидные композиты по сравнению с другими полимерными материалами находят большее применение. Они используются при проведении целого ряда строительных, ремонтных и других работ. Однако разные сферы применения требуют разных характеристик. С помощью регулирования состава можно добиться требуемых физикомеханических и эксплуатационных свойств [1–7].

Следует отметить, что воздействие различных факторов может ухудшить требуемые показатели. В строительной отрасли воздействие микробиологических агрессивных сред наносит заметный ущерб из-за 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 [8–12].

Многочисленные исследования доказали, что введение в состав полимерных композитов биоцидных химических веществ для борьбы с биоповреждениями является 1

целесообразным. Одним из видов биоцидных химических препаратов являются добавки на основе гуанидина, которые выпускаются под маркой «Тефлекс» [13–18].

Однако, как известно из отечественной и мировой практики, полимербетоны, используемые для изготовления защитных покрытий должны обладать рядом физикомеханических и эксплуатационных свойств (высокой прочностью, малой проницаемостью и т.д.). Поэтому важно добиться того, чтобы введение биоцидного препарата не способствовало ухудшению других свойств [19–25].

Известно, что для обеспечения отверждения эпоксидных смол при их нанесении на влажную поверхность и при отрицательных температурах предложен аминофенольный отвердитель [5; 24–25]. Одной из важнейших характеристик строительных композитов является их прочностные свойства, поэтому были определены зависимости изменения прочности на сжатие и при изгибе составов на основе эпоксидной смолы, аминофенольного отвердителя и тонкомолотым порошком известняка, являющегося полезным ископаемым Республики Мордовия.

В этой связи было исследовано совместное влияние 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 от 25 до и 300 мас. ч. наполнителя на 100 мас. ч. смолы, т.е. были исследованы как малонаполненные составы, так и традиционные полимербетоны. Кроме того, сравнительным испытаниям подвергались бездобавочные материалы и составы, содержащие биоцидные добавки в концентрациях 5 и 10 мас. ч. на 100 мас. ч. эпоксидной смолы (см. рис. 1, 2).

На первом этапе проводилось исследование прочностных характеристик образцов. Так, при испытании композитов на сжатие было установлено повышение их прочности 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 оказывались ниже, чем у ненаполненных составов. А при испытании тех же составов на изгиб повышение прочностных показателей наблюдается при увеличении степени – т.е. от 25 до 300 мас. ч. наполнителя на 100 мас. ч. смолы.

Максимальные прочностные показатели отмечены у составов, наполненных, тонкомолотым порошком известняка, при сжатии в количестве 50 и 100 мас. ч. на 100 мас. ч. смолы, а при изгибе – 100 и 200 мас. ч. на 100 мас. ч. смолы. Данные составы оказались прочнее контрольных ненаполненных образцов на величину около 18 и 24% соответственно (см. рис. 1, 2).

Прочность при сжатии, МПа ЮО

Содержание наполнителя, мае. ч.

100    200

Содержание добавки, мае. ч.

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

Рис. 2. Зависимость изменения предела прочности при изгибе полимерных композитов на основе эпоксидной смолы и аминофенольного отвердителя, наполненных тонкомолотым порошком известняка, от степени заполнения и содержания добавки «Тефлекс».

При исследовании средней плотности композитов установлено, что более плотная структура полимерных композитов получена при повышении содержания тонкомолотого порошка известняка (см. рис. 3).

плотность, г/см3

Содержание наполнителя, мае. ч.

Содержание добавки, мае. ч.

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

Содержание добавки, мае. ч.

Рис. 4. Зависимость изменения водопоглощения полимерных композитов на основе эпоксидной смолы и аминофенольного отвердителя, наполненных тонкомолотым порошком известняка, от степени наполнения и содержания добавки «Тефлекс».

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 наполненных и ненаполненных составов эпоксидных композитов. В ряде случаев введение биоцидной добавки «Тефлекс» способствует снижению водопоглощения и повышению водостойкости составов.

Таким образом, нами были изготовлены полимерные композиты, наполненные тонкомолотым порошком известняка и содержащие модифицирующую добавку «Тефлекс». Полученные материалы обладают повышенной долговечностью в условиях воздействия микробиологических агрессивных сред, а также улучшенными физико-механическими и эксплуатационными свойствами.