Изменение физико-механических свойств полимерных композитов от степени наполнения белым цементом

В современной отечественной и мировой практике строительства эпоксидные композиты по сравнению с другими полимерными материалами находят все большее применение. Они используются в широкой сфере строительных, ремонтных и других работ, что требует от них различных физико-механических и эксплуатационных характеристик, которых можно добиться с помощью регулирования состава [1–7].

Следует отметить, что воздействие различных факторов (климатических, химических и биологических) может ухудшить требуемые показатели. В строительстве действие биологических 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 [8–12].

Одним из эффективных методов борьбы с деградацией строительных материалов, вызванных действием биологических сред, и повышения их сопротивления являются биозащитные препараты, применяемые для введения в состав композиционных материалов. Одним из видов биоцидных химических препаратов являются добавки на основе гуанидина, 1

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 различных компонентов, в том числе биоцидного препарата, не приводило к 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; 21; 22]. Одной из важнейших характеристик строительных композитов является прочность, поэтому были определены зависимости ее изменения на сжатие и при изгибе составов на основе эпоксидной смолы, аминофенольного отвердителя и белого цемента, который является одним из традиционных наполнителей для изготовления декоративных защитных покрытий.

Нами было исследовано совместное влияние белого цемента и препаратов «Тефлекс» на прочностные характеристики строительных композитов на основе смолы ЭД-20 и отвердителя АФ-2.

В ходе реализации эксперимента 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 белого цемента в количестве от 25 до 100 мас. ч. на 100 мас. ч. смолы. При повышении степени наполнения до 300 мас. ч. на 100 мас. ч. смолы прочностные показатели оказались ниже, чем у ненаполненных составов. А при испытании тех же составов на изгиб повышение прочностных показателей наблюдается при увеличении до 200 мас. ч. наполнителя на 100 мас. ч. смолы.

Максимальные прочностные показатели отмечены у составов, наполненных белым цементом, при сжатии в количестве 100 мас. ч. на 100 мас. ч. смолы, а при изгибе – 200 мас. ч. на 100 мас. ч. смолы. Данные составы оказались прочнее контрольных ненаполненных образцов на величину до 22 и 30% соответственно, что является достаточно значительным показателем (см. рис. 1, 2).

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

Средняя плотность, г/см³

Содержание наполнителя, мае. ч.

25 о

Содержание добавки, мае. ч.

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

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

Содержание добавки, мае. ч.

На втором этапе были исследованы процессы изменения структуры композитов. При исследовании плотности композитов установлено, что более плотная структура получена при повышении содержания наполнителя (200-300 мас. ч. белого цемента на 100 мас. ч. смолы) (см. рис. 3). При исследовании коррозионной стойкости композитов в качестве агрессивной среды рассмотрена вода, что обусловлено тем, что это 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, наполненных белым цементом.

Таким образом, при реализации эксперимента нами были изготовлены полимерные композиты, наполненные белым цементом и содержащие модифицирующую добавку «Тефлекс». Полученные материалы обладают улучшенными физико-механическими и эксплуатационными свойствами, а также повышенной долговечностью в условиях воздействия агрессивных сред.