Влияние концентрации наномодификаторов и влагосодержания образцов на изменение свойств эпоксидных полимеров

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.