Влияние биоцидной добавки на физико-механические свойства полимерных композитов, наполненных доломитовой мукой

Как известно, все материалы, изделия и конструкции применяемые в практике строительства, взаимодействуют с окружающей средой и на протяжении всего периода эксплуатации на них действует ряд агрессивных факторов. В свою очередь, заимодействие материалов и изделий с биологическими средами сопровождается различными физикохимическими процессами, которые могут привести к снижению эксплуатационной надежности и даже разрушению [1–5].

Современное строительство непрерывно развивается, и это обуславливает необходимость разработки более совершенных композиционных материалов, применяемых для антикоррозионной защиты, а также изготовления изделий и конструкций. В настоящее время активно используются бетоны на основе полимеров, в частности, полимербетоны применяются для изготовления конструкционных материалов. С помощью регулирования состава полимербетона можно добиться требуемых физико-механических и эксплуатационных свойств [6–15].

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

Как известно, для полимерных бетонов существует ряд требований по физикомеханическим и эксплуатационным свойствам. Поэтому важно добиться того, чтобы введение различных компонентов не способствовало ухудшению основных свойств материалов [22-25].

Прочностные свойства строительных композитов являются одной из их важнейших характеристик, поэтому были определены зависимости изменения прочности на сжатие и при изгибе образцов на основе эпоксидной смолы, аминофенольного отвердителя и доломитовой муки, являющейся природным ресурсом Республики Мордовия.

Было исследовано совместное влияние на физико-механические и эксплуатационные показатели композитов на основе смолы ЭД-20 и отвердителя АФ-2 биоцидных препаратов на основе гуанидина и мелкодисперсного наполнителя - доломитовой муки месторождений Республики Мордовия.

Нами были проведены анализы образцов содержащих 25, 50, 100, 200 и 300 мас. ч. доломитовой муки на 100 мас. ч. смолы, а также их сравнительные испытания с ненаполненными образцами. Также сравнительным испытаниям подверглись бездобавочные материалы и составы, содержащие биоцидный препарат в концентрациях 5 и 10 мас. ч. на 100 мас. ч. смолы (см. рис. 1, 2).

При проведении эксперимента было установлено повышение прочности на сжатие исследованных композитов при введении доломитовой муки в количестве до 200 мас. ч. на 100 мас. ч. смолы. При повышении степени наполнения до максимальной (300 мас. ч.) прочностные показатели снизились из-за повышенного содержания наполнителя и оказались ниже, чем у ненаполненных составов. При испытании на изгиб повышение прочностных показателей наблюдалось при всех исследованных степенях наполнения доломитовой мукой. Максимальные прочностные показатели при сжатии и при изгибе при отмечены у составов, наполненных доломитовой мукой в количестве 25 и 50 мас. ч. на 100 мас. ч. смолы. Данные составы оказались прочнее ненаполненных контрольных образцов на величину до 10% (см. рис. 1, 2).

При исследовании средней плотности композитов установлено, что более плотная структура получена при повышении содержания доломитовой муки (200-300 мас. ч. на 100 мас. ч. смолы) (см. рис. 3). На рис. 4 приведены зависимости изменения водопоглощения наполненных и ненаполненных составов. В ряде случаев введение биоцидной добавки способствует снижению водопоглощения и повышению водостойкости составов.

с

s' S

s Q. й

О о в

с

200    ₃₀₀

5 Содержание

10 добавки, мас. ч.

Содержание наполнителя, мас. ч.

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

0    25

Содержание

200     ₃₀₀

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 доломитовой мукой, от степени наполнения и содержания добавки «Тефлекс».

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

2,4

1,8

1,2

0,6

50    25

Содержание добавки, мас. ч.

Содержание наполнителя, мас. ч.

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

Таким образом, в ходе экспериментов нами были изготовлены полимерные композиты, содержащие модифицирующие добавки на основе гуанидина, наполненные доломитовой мукой, которые обладают улучшенными физико-механическими и эксплуатационными свойствами, а также стойкостью в условиях воздействия агрессивных сред.