Нанотехнологии в строительстве: научный интернет-журнал @nanobuild
Статьи журнала - Нанотехнологии в строительстве: научный интернет-журнал
Все статьи: 1012
Статья научная
Введение. В статье рассматривается проблема развития транспортной инфраструктуры на архипелаге Соловецкий и предлагается решение по снижению затрат на изготовление железобетонных плит для дорожного покрытия. Предлагается использовать сапонитсодержащий отход (ССО) горно-обогатительного комбината АО «Севералмаз» в качестве минеральной добавки в бетоны. Исследования показали, что механоактивированный сапонитсодержащий порошок (МСП) улучшает эксплуатационные характеристики бетона и снижает расход вяжущего. Использование МСП позволяет решить проблему утилизации отходов и снизить экологический ущерб. Целью работы является оценка влияния временного фактора на гидравлическую активность МСП, так как активность добавки может изменяться при длительном хранении. Известно, что степень активности минеральных компонентов принято оценивать по количеству поглощенных из насыщенного известкового раствора ионов Ca2+. Для отслеживания изменения содержания Ca(OH)2 во времени в ходе протекания гидравлической реакции существует ряд прямых аналитических способов. Данная методика, основанная на измерении потенциала ионселективного электрода, в полной мере подходит для контроля гидравлической активности МСП. Методы и материалы. В качестве основного материала для проведения исследований использовали сапонитсодержащий отход, который был выделен, высушен и диспергирован. Таким образом, был получен механоактивированный сапонитсодержащий порошок (МСП). Контроль за степенью измельчения полученных высокодисперсных проб МСП осуществляли по величине удельной поверхности (Sуд, м2/кг). Для выполнения потенциометрического анализа использовалась электродная система, состоящая из измерительного электрода с функцией определения ионов кальция (pCa) и электрода сравнения. В рамках подготовки к эксперименту кальций-селективный электрод модели «Элит-041» выдерживали в течение трех дней в растворе хлорида кальция с концентрацией 0,01 моль/л. После этого электрод промывали дистиллированной водой и калибровали по растворам с концентрациями (ССа), составляющими 10–1, 10–2, 10–3, 10–4 и 10–5 моль/л, для которых pCa = 1÷5. Для исследования сорбционной способности был приготовлен раствор извести с концентрацией 0,015 моль/л, а также суспензия из проб высокодисперсного минерального сапонитсодержащего порошка. В полученную суспензию последовательно дозатором вводили раствор извести объемом по 0,2 мл, при этом осуществляя измерение электродвижущей силы (потенциала) системы при непрерывном перемешивании. На основании полученных значений потенциалов (мВ) проводили расчет концентрации ионов кальция (Сфакт Ca) в объемной фазе суспензии с применением заранее установленной калибровочной зависимости. Далее, используя алгоритм расчета параметров активности порошков по данным потенциометрии, определили максимальное количество поглощенного гидроксида кальция (ΔССaO) как разницу между значениями Стеор Ca и Сфакт Ca и коэффициент гидравлической активности . Результаты и обсуждение. Полученный механоактивированный сапонитсодержащий порошок при разной продолжительности помола имел удельную поверхность: 196 м2/кг (10 мин), 644 м2/кг (30 мин), 1209 м2/кг (60 мин), 1428 м2/кг (90 мин). Построенная предварительно калибровочная зависимость потенциала электродной пары от величины pCa характеризуется линейным уравнением: E = –23,23pCa+520,35. Установлено, что при добавлении известкового раствора в суспензию наблюдается рост ЭДС из-за сорбции ионов кальция механоактивированным сапонитсодержащим порошком. После достижения порогового объема раствора Ca(OH)2 потенциал стабилизируется. При дальнейшем увеличении концентрации ионов кальция, когда прекращается их взаимодействие с частицами МСП, значение E снова возрастает. Далее для всех серий эксперимента были получены зависимости, отличие которых заключается лишь в количественных характеристиках функциональных параметров. Начальное значение потенциала электродной пары характеризует фоновую концентрацию ионов кальция, определяемую их остаточным содержанием в воде и/или МСП. Полученные функциональные зависимости Сфакт Ca = f(Стеор Ca) для исследуемых проб позволили определить пороговые значения концентрации ионов кальция в растворе, превышение которых создает их избыток в реакционной среде. Построенная функциональная зависимость Г∞ = f(Sуд) показала, что Г∞ достигает своего максимального значения уже при удельной поверхности более 600 м2/кг (30 мин помола). Поскольку помол 10 минут слабо влияет на удельную поверхность сапонитового порошка, что отражается на величине коэффициента гидравлической активности МСП, то была рассмотрена зависимость Г∞ = f(Sуд) для помола более 10 минут. Экстраполяция зависимости на удельную поверхность порошка 300 м2/кг (получается промышленным способом) дает значение Г∞ = 0,772, что на 5% ниже максимального значения в экспериментах.
Бесплатно
Влияние высокодисперсного порошка смеси Wc и TiC на свойства композиционных материалов
Статья научная
Введение. Исследование направлено на изучение влияния высокодисперсного порошка смеси WC, TiC, полученного в результате рециклинга твердосплавных изделий группы ТК (титановольфрамовые сплавы), на изменение структурных и физико-механических свойств цементных материалов. Материалы и методы исследования. Порошок WC, TiC (размер частиц 20-150 нм, агломератов 300 нм - 1,5 мкм) добавляли в цементный раствор путем частичной замены цемента в различных концентрациях 0%, 1%, 2%, 3%, 4%, 5 % по массе. Основные физико-механические показатели цементной пасты и полученных цементных материалов изучали в соответствии со стандартными методиками, с учетом требований нормативной документации российских и зарубежных стандартов. Также были применены термокинетический, рентгенофазовый анализ, сканирующая электронная микроскопия с интегрированной системой энергодисперсионного анализа. Результаты и обсуждение. Установлено, что добавление высокодисперсного порошка WC, TiC в цементные материалы приводит к увеличению плотности, растекаемости теста, сокращению времени схватывания, снижению водопоглощения, пористости, повышению прочностных характеристик как в ранние, так и в более поздние сроки твердения. Добавление высокодисперсной добавки способствует более ранней гидратации. Структура цементного образца с добавлением порошка более плотная во все рассматриваемые сроки твердения по сравнению с контрольным образцом. Заключение. Полученные результаты исследования представляют важное значение для понимания механизмов действия высокодисперсных частиц WC, TiC на цементные материалы, что в дальнейшем может быть использовано для улучшения свойств композиционных материалов на основе цемента различных областей применений.
Бесплатно
Влияние золей различного состава на изменение структуры и свойств цементного камня
Статья научная
В строительном материаловедении одним из стремительно развивающихся направлений является применение нанотехнологии для разработки бетонов нового поколения. К настоящему времени широкое применение в технологии бетона получили нанодисперсные добавки, позволяющие повысить его основные физико-механические свойства. Использование эффективных добавок, содержащих в своем составе наночастицы, позволяет оптимизировать структуру бетона, а также снизить расход самого дорогостоящего компонента - цемента. Необходимость создания новых доступных и относительно недорогих модификаторов цементных и бетонных изделий обусловлена большими затратами ресурсов, сложностью их получения, следовательно, высокой себестоимостью и, соответственно, ценой на рынке. В статье рассмотрены вопросы получения добавок в виде золей на основе химических соединений элементов VI группы периодической системы Д.И. Менделеева, в частности серы и хрома, а также их использование для модификации цементного камня. С помощью физико-химических методов исследований и расчетных способов были определены основные характеристики водных растворов золей. В результате проведенных экспериментальных исследований было оптимизировано содержание коллоидных добавок в цементном камне, установлена кинетика набора его прочности в зависимости от вида и количества золей. Содержание золей в цементном камне составляет тысячные доли от массы вяжущего, то есть повышение его прочности происходит на микроуровне. Это представляет собой существенную экономию полученных добавок при их введении в цементные и бетонные композиции. Использование добавок золей на основе соединений серы и хрома не только ускорило гидратацию и твердение цемента в ранние сроки твердения, но и значительно улучшило прочностные характеристики цементного камня. Полученные нанодисперсные добавки можно отнести к группе добавок-ускорителей твердения цемента. Повышение прочности цементного камня, модифицированного золями различного состава, связано с изменением его структуры. Электронно-микроскопический анализ показал, что применение золей различного состава в качестве модификаторов приводит к уплотнению микроструктуры цементного камня и образованию сложных соединений серы и хрома с гидросиликатами кальция.
Бесплатно
Статья научная
Работа заключается в создании научных основ в формировании структуры цементного камня, разработке оптимальных составов и технологии получения строительных материалов на основе высокодисперсных (
Бесплатно
Статья научная
Введение. Наномодификация представляет собой один из наиболее эффективных способов повышения эксплуатационных свойств композиционных материалов, в том числе на полимерной основе. В качестве нанообъектов исследуется достаточно широкий спектр материалов от природных до искусственно созданных. При этом наибольший интерес с точки зрения комплексного повышения эксплуатационных характеристик материалов представляют углеродные наноструктуры (фуллерены, графен, углеродные нанотрубки). Использование углеродных нанотрубок для модификации строительных материалов различного функционального назначения даже в малой (менее 1% по массе) и ультрамалой (менее 0,1% по массе) концентрации позволяет достичь существенного улучшения целого ряда показателей. При этом существуют технологические трудности, связанные с необходимостью гомогенизации смесей, требующей применения ультразвуковой обработки и других приемов. Новый подход к применению наномодификаторов, в том числе однослойных графеновых нанотрубок, появился после запуска в 2020 году компанией OCSiAl новой установки по их синтезу, а также введения их в состав полимерных смесей в виде мастербатчей, представляющих собой концентраты нанотрубок. Методы и материалы. В данном исследовании использовался мастербатч на основе одностенных углеродных нанотрубок TUBALL MATRIX М201 производства ООО «ОКСИиАЛ.ру». Полимеры изготавливались на основе низковязкой эпоксидной смолы Этал-247 и двух отвердителей производства АО «ЭНПЦ ЭПИТАЛ» - Этал-45М и Этал-1472. Испытания на растяжение проводились с помощью разрывной машины серии AGS-X с программным обеспечением TRAPEZIUM X при температуре 23±2 °С и относительной влажности воздуха 50±5% на образцах-восьмерках (ГОСТ 11262-2017). Прочностные и деформативные характеристики полимеров определяли в трех различных влажностных состояниях - равновесно-влажностном, высушенном и влагонасыщенном. Результаты и обсуждение. Выявлено изменение пределов прочности и относительных удлинений при растяжении и разрыве, модуля упругости при растяжении в зависимости от концентрации ОГНТ и влажностного состояния исследуемых полимеров (серии «без кондиционирования», «влагонасыщенные», «высушенные»). Разработаны математические модели, позволяющие оценить влияние наномодификатора и влагосодержания на изменение свойств исследуемых полимеров. Выявлены оптимальные концентрации вводимого наномодификатора для повышения упруго-прочностных характеристик эпоксидных полимеров.
Бесплатно
Влияние лазерной обработки на композитные пленки с нанодисперсным SiO2
Статья научная
Введение. Исследование направлено на изучение влияния лазерной обработки на композитные пленки, полученные на основе полиимидных трековых (ядерных) мембран и наполненных нанодисперсным SiO2; на изменение их оптических и структурных свойств. Материалы и методы исследования. Полиимидные трековые (ядерные) мембраны использовались в качестве полимерной матрицы. Диаметр треков 200 нм, толщина мембраны 25 мкм. Заполнение треков нанодисперсным SiO2 проводили путем гидролиза тетраэтоксисилана в присутствии трековых мембран. Для модифицирования поверхности композитной пленки использовали иттербиевый импульсный волоконный лазер Minimarker 2-20 A4 PA. Было изучено изменение микроскопии поверхности композитных пленок, их оптическая плотность, ИК-Фурье спектры и смачиваемость поверхности в зависимости от лазерной обработки. Результаты и обсуждение. Установлена возможность создания композитной пленки на основе полиимидной трековой (ядерной) мембраны и нанодисперсного SiO2 путем гидролиза тетраэтоксисилана в присутствии мембраны. Методом энергодисперсионного анализа показано, что оксид кремния полностью заполнил объем пор трековой мембраны. Лазерное модифицирование поверхности композитного материала (композитной пленки) приводит к увеличению краевого угла смачивания от θ = 66,75 ± 1,55° до θ = 101,52 ± 3,03°. Таким образом, материал приобретает гидрофобные свойства. Также модифицирование пленок лазером оказывает положительный эффект на коэффициент пропускания пленок, а именно данный коэффициент увеличивается. Наибольшие изменения наблюдаются в инфракрасной области излучения, средний прирост пропускания составляет +70,48%. Заключение. Полученные результаты исследования представляют важное значение для понимания механизмов создания композитных пленок с улучшенными оптическими свойствами, что в дальнейшем может быть использовано для создания композитных пленок с заданными оптическими свойствами для различных областей применений.
Бесплатно
Влияние механической нагрузки при твердении гидросиликатов часть 1
Статья научная
Приведены результаты исследований влияния механической нагрузки при твердении гидросиликатов. В частности, исследована твердеющая за- кладочная смесь на основе фосфорношлакового вяжущего, активированная в вихревой камере скоростного перемешивания, с добавкой 25% цемента и предварительным аппретированием заполнителя 5-процентным раство- ром перманганата калия.
Бесплатно
Влияние механической нагрузки при твердении гидросиликатов часть 2
Статья научная
Приведены результаты исследований влияния механической нагрузки при твердении гидросиликатов. В частности, исследована твердеющая за- кладочная смесь на основе фосфорношлакового вяжущего, активированная в вихревой камере скоростного перемешивания, с добавкой 25% цемента и предварительным аппретированием заполнителя 5-процентным раство- ром перманганата калия.
Бесплатно
Влияние нанодобавок на механические и водоизолирующие свойства составов на основе цемента
Статья научная
В работе представлены результаты лабораторных и промысловых испытаний исследований цементных композиций с нанодобавками на основе аминоэтаксиаэросила. Показано, что механические и водоизолирующие свойства цементного раствора улучшаются при введении нанодобавок. Прочность на изгиб цементного камня после 48-часового отверждения увеличивается на 15%, а водоизолирующий эффект - на 60%. Успешность РИР цементного раствора без нанодобавок составляет 45-50%, а цементного раствора с нанодобавками - 75%. Добавка аминоэтаксиаэросила увеличивает степень дисперсности новообразований, формирующихся в процессе гидратации цемента, что приводит к увеличению механической прочности степени кольматации, обуславливающую повышение проникающей способности и степень заполнения пор и каналов обводненного пласта.
Бесплатно
Влияние нанодобавок на свойства ПВХ-композиции
Статья научная
Введение. В данной научной статье рассмотрена схема процесса горения. Показано, что для замедления или подавления основного процесса, происходящего в конденсированной фазе и определяющего образование газообразного топлива, можно применять полимеры с повышенной термической стабильностью; использовать нанодобавки, уменьшающие количество газообразных продуктов деструкции; изменять теплофизические характеристики полимерного материала, вводя нанодобавки, влияющие на теплоемкость или теплопроводность системы. Для снижения скоростей реакций, происходящих в газовой фазе и поддерживающих процесс горения, можно уменьшать концентрации горючих газов; ингибировать реакции, ответственные за разветвление цепного процесса горения. Методы и материалы. Приведены состав и физические свойства каолина. Монокристалл каолина представляет собой двухслойный алюмосиликат, содержащий гидратационную воду и состоящий из химически связанных слоев диоксида кремния и гидратированного оксида алюминия. Результаты и обсуждение. Нами исследована зависимость времени затухания ПВХ-композиции от состава, содержащего от 3 до 10% каолина. Введение в ПВХ-пластикат каолина привело к уменьшению времени затухания от 4,5 до 1 с. Исследовано влияние количества пластификатора на кислородный индекс. Нами в качестве пластификатора использован дибутоксиэтиладипинат (ДБЭА). Он имеет хорошую совместимость с полимером и является экологически безопасным. Изучена возможность снижения содержания дибутоксиэтиладипината в базовой рецептуре исходного пластиката И40-13 за счет повышения количества карбоната кальция, затем исследованы эксплуатационные свойства полученных составов. Содержание ПВХ и остальных компонентов в базовой рецептуре оставалось при этом неизменным. Анализ данных показал, что для пластификации 62 масс.% ПВХ, содержащегося в И40-13А, достаточно 20 масс.% ДБЭА, при этом содержание наполнителя можно увеличивать минимум в два раза. Значение кислородного индекса (КИ) при соотношении компонентов 20% ДБЭА + 13,56% СаСО3 повышается на 4 единицы и становится равным 29,1%. Исследована зависимость кислородного индекса ПВХ-пластиката от состава, содержащего от 5 до 20% каолина. Результаты показали, что кислородный индекс пластиката значительно повышается при увеличении содержания каолина. Оптимальным содержанием является 15%, так как при уменьшении количества введенной нанодобавки КИ падает, а при увеличении - остается без изменения. Заключение. Таким образом, каолин является перспективным, дешевым и экологически безопасным наполнителем для ПВХ- материалов, который эффективно снижает их горючесть. Такой же эффект достигается при увеличении содержания карбоната кальция в исходной рецептуре ПВХ-пластиката. При совместном использовании каолина и избытка карбоната кальция синергического эффекта не наблюдается.
Бесплатно
Статья научная
Введение. Бурение и реконструкция нефтяных и газовых скважин являются ключевыми этапами в освоении месторождений углеводородов. Одним из важнейших технологических элементов, в значительной степени определяющим эффективность данного процесса, является буровой раствор (далее БР). Он выполняет множество функций, включая охлаждение и смазку породоразрушающего и специального инструмента, очистку забоя от выбуренной породы, поддержание стабильности стенок скважины и многое другое. В последние годы особое внимание уделяется использованию наноматериалов в составе буровых растворов. Наноразмерные добавки способны значительно улучшить технологические свойства растворов на водной основе, повысить их эффективность и снизить затраты на бурение. Методы и материалы. Оценивалось влияние добавок на общие технологические параметры безглинистого бурового раствора (ББР). Особое внимание было уделено выявлению влияния разработанных опытных добавок на показатели коэффициента трения и антифрикционных свойств ББР, которые определялись на модифицированной машине трения ИИ5018. Результаты и обсуждения. Данная работа посвящена исследованию влияния нанодобавок на технологические характеристики БР на водной основе и их эффективность для бурения и реконструкции скважин. В ходе работы были проведены комплексные лабораторные исследования по оценке влияния нанодобавок различной природы, таких как нанографит и наноуглеродные материалы, на смазывающие свойства бурового раствора на водной основе, что способствует снижению износа бурового оборудования, повышению механической скорости бурения и, как следствие, сокращению временных и финансовых затрат на строительство и реконструкцию скважин.
Бесплатно
Влияние нанодобавок при получении экологичных полиэфирных пластификаторов
Статья научная
Пластифицированные полимерные материалы находят широкое применение во всех сферах жизнедеятельности человека. Наиболее распространенными пластификаторами являются ароматические соединения - сложные эфиры о-фталевой кислоты. Однако применение их было ограничено в соответствии с директивой ЕС REACH (2009) по причине возможной токсичности, что способствовало разработке новых нетоксичных альтернатив, к которым причисляют полиэфирные пластификаторы. Полиэфирные пластификаторы относятся к категории пластификаторов специального назначения. Вследствие большого разнообразия исходного сырья и возможности варьирования размеров молекулы можно синтезировать широкий спектр пластификаторов. Это в основном сложные полиэфиры многоатомных спиртов, этерифицированных двухосновными кислотами и модифицированные монокарбоновой кислотой или алифатическим спиртом. Пластификаторы на основе сложных полиэфиров способствуют получению ПВХ-композиций с улучшенными свойствами, такими как низкая летучесть, стойкость к экстракции, превосходная гибкость, износостойкость, стойкость к ультрафиолетовому излучению и теплостойкость...
Бесплатно
Влияние нанопорошка диоксида кремния на износостойкость лакокрасочного покрытия
Статья научная
Получено износостойкое лакокрасочное покрытие на основе перхлорвиниловой и глифталевой смол путем модификации краски нанодисперсным порошком диоксида кремния. Исследовано влияние добавок диоксида кремния различных концентраций и способов их внесения в краску на структуру и механические свойства полученного лакокрасочного покрытия.
Бесплатно
Влияние наноструктурного модификатора из автомобильных покрышек на потребительские свойства битума
Статья научная
Введение. Крекинг резины отработанных покрышек совместно с органическими растворителями приводит к девулканизации резины и диспергированию материала до наноразмерных частиц. Процесс может быть осуществлен в проточном реакторе. Полученные наномодификаторы совместимы с битумом и предсказуемо изменяют технические характеристики битумного вяжущего. Предложены различные практические решения по использованию полученных модифицированных битумных вяжущих в дорожном строительстве и для укрепления грунтов. Методы и материалы. Предложено использовать метод совместного с органическими растворителями крекинга резины для получения наноноструктурного модификатора битума. Полученный наноструктурный модификатор исследован методами анализа размеров наночастиц и растворимости в толуоле. Для битумных вяжущих, полученных с применением наномодификаторов, определены стандартные для битумов характеристики, такие как глубина проникновения иглы, температура размягчения, температура хрупкости и растяжимость. Результаты и обсуждение. Установлено, что в ходе предложенного процесса образуется наноструктурный модификатор, совместимый с битумом. Показано, что добавление наномодификатора к битуму позволяет направленно изменять свойства получаемого битумного вяжущего, улучшает потребительские свойства битумного вяжущего и расширяет области его применения. Предлагается применить полученный продукт для гидроизоляции подземных частей зданий и сооружений в составе гидроизоляционных мастик. Заключение. Совместный с органическими растворителями крекинг резины в проточном реакторе позволяет получить наноструктурный модификатор, совместимый с битумом. Полученный продукт обладает улучшенными свойствами в сравнении с исходным битумом, что расширяет область его применения. Предлагается применение полученного продукта для изготовления гидроизоляционных мастик. Предложенные технические решения позволяют снизить экологическую нагрузку отходов автомобильных покрышек.
Бесплатно
Влияние наноуглеродных наполнителей на свойства композиционных материалов
Статья научная
Введение. Наиболее перспективным в настоящее время является метод ремонта, заключающийся в использовании композиционных материалов для заделки трещин и трещиноподобных дефектов. Для этого композит должен обладать высокой текучестью в жидком состоянии, достаточной для заполнения полости дефекта, адгезией к стали, необходимой для скрепления берегов трещины, и пластичностью, которая позволит ему компенсировать деформационные сдвиги при циклическом и статическом нагружении конструкции. Методы и материалы. Изучались композиционные материалы с наноуглеродными наполнителями, в качестве которых использовали фуллерены, нанотрубки и графен. Решение поставленных задач осуществлялось при помощи стандартных и самостоятельно разработанных методик, методов статистической обработки данных и применения современных программных комплексов. Результаты и их обсуждение. Композиционный материал с фуллереном в качестве наполнителя демонстрирует стабильно высокую текучесть по сравнению с другими исследованными композитами. Это позволяет рекомендовать его для заделки трещин с небольшой шириной раскрытия. Композит с наполнителем УНТ сохраняет жидкотекучесть на одном уровне в среднем около 35 минут. Он может быть использован в качестве ремонтного материала в том случае, когда расположение дефекта не позволяет провести его заделку в короткий промежуток времени. Заключение. Проведенные исследования позволяют решить прямую и обратную задачу: а) изучение свойств композиционного материала и проектирование его структуры дают возможность определить, подходит ли он для заделки конкретной геометрии трещины; б) для обнаруженной трещины с определенной конфигурацией полости можно осуществить подбор оптимальных свойств композита, изменяя его состав.
Бесплатно
Влияние нанофибриллярной целлюлозы на кинетику схватывания цементного теста
Статья научная
Введение. В статье рассматривается вопрос влияния нанофибриллярной целлюлозы (НФЦ) на процесс схватывания цементного теста в первые часы от затворения. Приведено краткое обоснование актуальности темы исследования. Отмечено, что в последние годы большой научный и практический интерес вызывают вопросы модификации цементных материалов наноразмерными добавками. НФЦ рассматривается в качестве такой добавки недавно, и в настоящее время осуществляется активный поиск возможных эффектов от ее использования в цементных системах. Целью работы является изучение влияния НФЦ на кинетику схватывания цементного теста в первые часы от затворения.
Бесплатно
Влияние наночастиц металла на механические характеристики композитных материалов
Статья научная
В статье приведены результаты исследований по изменению механических и физических свойств строительных полимерных материалов после введения наночастиц металлов. В качестве примера наночастиц металла рассмотрено влияние наночастиц меди. Показаны пути формирования меди размерами нанометров, краткая методика и возможная структура получаемого наполнителя. Наночастицы меди обладают уникальными антибактериальными, тепло- и токопроводящими свойствами. Указанные свойства значительно сохраняются в полимерном материале. В результате получаемый композиционный материал имеет технологические свойства полимера и уникальные физические свойства наполнителя. В качестве полимерного материала выбраны продукты крупнотоннажного производства: поливинилхлорид, эластомеры, полиэтилен, полипропилен, полистирол. Выделение ионов меди из наночастиц зависит от типа стабилизирующего агента и химической природы среды. Реализация антибактериальных свойств в полимерных материалах достигается дозировкой меди в количестве 1-2% масс. Для придания материалу токопроводящих свойств наночастиц меди потребуется более высокая концентрация металла. Применение только пластиката ПВХ в качестве носителя ограничит эффективность нанокристаллов меди и скажется на механических параметрах материала. Поэтому рассматривается более сложный вид полимерного материала. Термопластичные эластомеры, полученные из смесей резины и пластиката (или пластмасс), создали очень большой интерес в промышленной отрасли. Воск, внедренный в полимерную матрицу полиэтилена, применяется для хранения тепла солнечной энергии; тепловой защиты электронных устройств, пищевых продуктов и изделий медицинского назначения; снижения установленной мощности и теплового комфорта в транспортных средствах. Для улучшения теплопроводности в смесь полиэтилен-воск внедряют наночастицы меди. Для получения полипропилена с наночастицами меди применяют метод смешения расплава. Наиболее привлекательные свойства проявляет изотактический ПП. Наночастицы меди применяют размером от 10 до 60 нм.
Бесплатно
Влияние неметаллических включений на сопротивляемость металла сварных швов хрупким разрушениям
Статья научная
Согласно статистике, до 80% всех фиксируемых аварий металлоконструкций связаны со сварными соединениями. При этом большинство аварийных разрушений, как правило, инициируемых неметаллическими включениями в металле шва, носит хрупкий характер. Вероятность хрупкого разрушения уменьшается с повышением его пластичности. А пластичность, в значительной степени зависящая от подвижности дислокаций, уменьшается при снижении температуры и увеличении скорости деформации. Пластичность металла является структурно чувствительным свойством и зависит от типа кристаллической решетки, определяющего количество плотноупакованных направлений и плоскостей скольжения. Низколегированные стали, в основном, используемые в сварных металлоконструкциях, имеют объемно-центрированную кубическую решетку со сравнительно небольшим количеством плоскостей и направлений скольжения. Эти стали пластичны при относительно высоких температурах и становятся хрупкими при отрицательных. Единственным средством повышения пластичности металла без существенного уменьшения его прочности является измельчение зерна. Одним из эффективных способов получения мелкозернистой структуры металла шва является введение в сварочную ванну модификаторов в виде тугоплавких соединений (оксиды, карбиды, нитриды), которые в зоне кристаллизации сварочной ванны являются центрами кристаллизации и увеличивают число зерен в единице объёма. Исследования модифицирования кристаллизующегося металла в условиях литья и сварки плавлением показали, что перегрев расплава снижает эффект модифицирования. При электродуговой сварке с температурой дуги более 6000 К опасность дезактивации модификатора велика. Одним из способов уменьшения перегрева и повышения эффективности модификаторов при сварке является введение модифицирующих частиц в сварочную ванну в комплексе с более массивными гранулами в виде рубленой проволоки, служащими микрохолодильниками. Этот способ, получивший название «сварка с металлохимической присадкой (МХП)», успешно применяется в мостостроении. Модифицирование сварочной ванны тугоплавкими частицами наряду с положительным эффектом измельчения зерна в сварном шве содержит и отрицательный момент: остающиеся в шве модифицирующие частицы в виде неметаллических включений являются концентраторами напряжений и могут стать очагами зарождения трещин. В работе с позиций механики разрушения Д.А.н анализ путей минимизации вредного воздействия неметаллических включений на охрупчивание металла шва на примере автоматической сварки стали 10ХСНД с модифицирующей металлохимической присадкой. Сформулированы основные требования к параметрам и физико-химическим свойствам неметаллических включений, обеспечивающие высокую стойкость металла шва против охрупчивания.
Бесплатно
Статья научная
Для переработки поливинилхлорида (ПВХ) используют различные химикаты-добавки. Одним из способов улучшения физико-механических свойств ПВХ-материалов и упрощения процесса переработки полимера в соответствующие изделия является пластификация. В настоящее время возрастают требования к ПВХ-композициям по эко-логичности и технологичности. Поэтому возрастает необходимость разработки новых современных пластификаторов и повышение их ассортимента. В данной работе приведены результаты исследования совместимости нового пластификатора – октилфеноксипропилфталата с ПВХ с добавкой пентаэритритового эфира масляной кислоты и без него. Оценка совместимости пластификаторов с ПВХ производилась по критической температуре растворения ПВХ в пластификаторе и изменению твердости по Шору А в с сравнении с промышленным пластификатором диоктилфталатом. Также было изучено влияние пластификатора на температуру текучести и температуру стеклования. Было отмечено, что исследуемый нами в качестве пластификатора октилфеноксипропилфталат с добавлением пентаэритритового эфира масляной кислоты обладает достаточно высокой пластифицирующей способностью и хорошо совмещается с ПВХ.
Бесплатно
Статья научная
Введение. В работе изучалось влияние наноразмерного диоксида кремния (SiO2) на структурно-технологические характеристики наномодифицированных цементных композиций введенного совместно с активированной водой затворения. Материалы и методы исследования. Активация воды затворения осуществлялась посредством воздействия магнитного поля и ультразвукового воздействия. Для изучения способности сохранять свои свойства длительное время была изучена устойчивость суспензий диоксида кремния в активированной воде. Чтобы выяснить влияние активированной суспензии диоксида кремния на структуру и свойства композиционных материалов на основе цемента, были изучены физико-механические показатели исследуемых композиций. Также были проведены рентгеновский и дифференциально термический анализ затвердевшего активированного наномодифицированного цементного теста. Результаты и обсуждение. Положительная роль суспензии диоксида кремния в активированной воде была связана со снижением микронеоднородности затвердевшего цементного теста, обеспечением стабильности его физико-механических характеристик. На основании этих наблюдений был предложен механизм более эффективного включения наноразмерного диоксида кремния в процессы гидратации цемента, как за счет хемосорбции с Са(ОН)2 в твердеющей цементной пасте, так и за счет топологического эффекта локализации наночастиц в дефектах и ультрамикропустотах кристаллизующейся дисперсной системы. Заключение. Результаты показывают, что суспензии диоксида кремния в активированной воде способны сохранять свои свойства длительное время. Показаны графические зависимости, свидетельствующие об эффективности использования активированной суспензии диоксида кремния в производстве цементных композитов. Это качество позволяет получать ремонтные составы с требуемыми свойствами при проведении строительных работ разного назначения.
Бесплатно
