ИССЛЕДОВАНИЕ АДГЕЗИОННОЙ ПРОЧНОСТИ КОМПОЗИЦИОННОГО ПОЛИМЕРНОГО ПОКРЫТИЯ

RESEARCH OF ADHESION STRENGTH OF COMPOSITE POLYMER COATING
Цитировать:
ИССЛЕДОВАНИЕ АДГЕЗИОННОЙ ПРОЧНОСТИ КОМПОЗИЦИОННОГО ПОЛИМЕРНОГО ПОКРЫТИЯ // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. Негматова К.С. [и др.]. 2021. 8(89). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/12174 (дата обращения: 24.05.2024).
Прочитать статью:

 

АННОТАЦИЯ

Изучено влияние агрессивных сред на адгезионную прочность покрытия и показана диффузионная модель деградации композиционного материала.

ABSTRACT

The influence of hostile environment to adhesive durability of coating is studied and diffusion model composite materials degradation is shown

 

Ключевые слова: композиционные материалы, антикоррозионные материалы, индустриальные отходы, диффузионный модель.

Keywords: composite materials, anticorrosive materials, industrial waste, diffusion model.

 

Введение

При проектировании деталей конструкций из композиционных полимерных материалов важно знать, как протекают процессы их разрушения в агрессивных средах, что проявляется в изменении их жёсткости и несущей способности. Однако, до настоящего времени процесс физико-химического разрушения композиционных материалов и покрытий на их основе изучен недостаточно.

При изучении химической стойкости композиционных материалов, применяемых в качестве покрытия, одним из важных критериев оценки их стойкости является изменение адгезионной прочности в условиях воздействия агрессивных сред. Особенно эффективно применение этого критерия при оценке таких защитных свойств покрытий, как диффузионная проницаемость и внутренние напряжения.

В связи с этим, целью данной работы является исследование процесса химического разрушения композиционных полимерных материалов и определение модели их разрушения.

Экспериментальная часть

В качестве объекта исследования нами были выбран эпоксидный олигомер ЭД-20 (ГОСТ 10587-84), полиэтиленполиамин (ПЭПА).

В качестве наполнителей использовали фосфогипс (ФГ), фосфошлак (ФШ), каолин, бентонит, производственный отход и в качестве пластификатора госсиполовую смолу (ГС).

Методика изучения химической стойкости основана на определении изменения массы, линейных размеров и физико-механических свойств стандартных образцов после выдержки их в агрессивных растворах в течение определённого времени [1,2].

Обсуждение результатов

Изучение зависимости адгезионной прочности ненаполненных эпоксидных композиций на основе смол ЭД-20 от действия агрессивных сред показало, что адгезионная прочность этих покрытий во всех случаях снижается, а именно в серной кислоте – на 40, в воде – на 60, в соляной кислоте – на 70% относительно величины адгезионной прочности при выдержке в этих средах более 10 суток на воздухе.

Покрытия полностью теряют адгезионную прочность в азотной и уксусной кислотах в течение 10 и 6 суток соответственно вследствие деструкции полимеров на границе раздела фаз полимер-подложка (рис.1).

Сложность изучения химического разрушения материала под действием агрессивных сред связана с протекающими в нём диффузионными процессами.

Изучение диффузионных процессов в материале, протекающих под воздействием агрессивных сред проводилась по схеме диффузионной деградации, предложенной авторами.

Деградация – это общее обозначение процесса изменения физических и геометрических характеристик конструкционных и композиционных материалов под действием механической нагрузки, агрессивной среды, излучений и других дефектов. Интенсивность деградации материала зависит от его пористости, наличия микродефектов, химического взаимодействия компонентов материала со средой, физико-химического взаимодействия компонентов с наполнителями, физико-механических процессов, происходящих на границе раздела наполнитель-матрица.

Сущность диффузионной деградации в данном случае заключается в следующем. Согласно этой модели, является важным установление связи между скоростью проникновения среды и скоростью химического реагирования, так как деструкция плёнкообразующего зависит от соотношения этих двух процессов и протекает в одной из трёх областей: внешней диффузионно-кинетической, внутренней кинетической и внутренней диффузии агрессивной среды в плёнкообразующих.

Для первой области скорость диффузии агрессивной среды в плёнкообразующих меньше скорости химической диффузии и разрушение материала происходит в поверхностном слое. Размер этого слоя не меняется во времени, а потеря работоспособности материала происходит из-за уменьшения площади поперечного сечения по мере продвижения реакционной зоны (гетерогенная деградация).

Внутренняя кинетическая область характерна для процессов, в которых скорость диффузии больше скорости химической реакции, например, для гидрофильных материалов.

Образцы насыщаются агрессивной средой полностью и деструкции подвергается весь объём материала (гомогенная деградация).

На рисунке 2 показано изменение адгезионной прочности наполненных покрытий в 40-% H2 SO4.

Следовательно, анализируя изменения адгезионной прочности, можно судить о проницаемости покрытий, характере химического взаимодействия между подложкой и агрессивной средой. Наличие пор и микродефектов в ненаполненных покрытиях (они контролировались электронным микроскопом) способствует ускоренному проникновению агрессивных сред в глубь материала, увеличивая площадь контакта плёнкообразующего слоя со средой, ускоряя протекание следующих процессов: химической деструкции, сорбции компонентов агрессивной средой, растворения золь-фракции плёнкообразующего слоя, десорбции из полимерного материала различных добавок, изменения физической структуры материала.

Резюме

Таким образом, введение в композицию механоактивированных наполнителей с определенными химическими свойствами их поверхности может приводить к ускорению или ингибированию различных стадий процесса деструкции и изменению химизма этих реакций. Становится все более очевидным, что дисперсные минеральные наполнители выступают как гетерогенные компоненты высокотемпературных химических процессов деструкции полимеров, протекающих на границе раздела полимер-наполнитель.

Можно сделать вывод, что покрытия, наполненные вторичными продуктами, позволяют значительно сократить время отверждения композиций, происходит упрочнение полимерной матриц, обеспечивая высокую гомогенность системы и улучшить физико-механических и эксплуатационных свойств

 

1- 50% - СН3СООН; 2- 40% - НNO ; 3-25% - HCI; 4- H2O; 5-40% -H2SO4

Рисунок 1. Изменение адгезионной прочности ненаполненных покрытий на основе ЭД-20 в различных агрессивных средах

 

1 - наполненный фосфогипсом; 2- наполненный фосфошлаком; 3- наполненный каолином; 4- наполненный бентонитом; 5- наполненный производственным отходом

Рисунок 2. Изменение адгезионной прочности наполненных покрытий на основе ЭД-20 в 40% - H2SO4

 

Список литературы:

  1. Негматов С.С. Технология получения полимерных покрытий. – Ташкент. – Узбекистан. – 1975. – 23с.
  2. Карякина М.И. Испытание лакокрасочных покрытий и материалов. – М.: Химия. – 1988. – 276с.
Информация об авторах

д-р техн. наук, профессор, главный научный сотрудник ГУП «Фан ва тараккиёт», Узбекистан, г. Ташкент

Doctor of Technical Sciences, Professor, Chief Researcher of the State Unitary Enterprise "Fan va Tarakkiyot", Uzbekistan, Tashkent

доктор философии (PhD), старший научный сотрудник Государственного унитарного предприятия «Фан ва тараккиёт», Узбекистан, г. Ташкент

Doctor of Philosophy (PhD), Senior Research Fellow State unitary enterprise "Fan va tarakkiyot", Uzbekistan, Tashkent

младший научный сотрудник института общей и неорганической химии, Узбекистан, г. Ташкент

Junior researcher Institute of General and Inorganic Chemistry, Uzbekistan, Tashkent

ассистент Ташкентского университета информационной технологии, Узбекистан, г.Ташкент

Assistant, Tashkent University of Information Technologies, Uzbekistan, Tashkent

младший научный сотрудник, Институт общей и неорганической химии АН Республики Узбекистан Узбекистан, г. Ташкент

Junior researcher Institute of General and Inorganic Chemistry of the Academy of Sciences of the Republic of Uzbekistan Uzbekistan, Tashkent

канд. техн. наук (PhD), ст. науч. сотр. Государственного унитарного предприятия «Фан ва тараккиёт» Ташкентский государственный технический университет, Республика Узбекистан, г. Ташкент

Candidate of Technical Sciences (PhD), senior researcher, State Unitary Enterprise "Fan va Tarakkiyot" Tashkent state technical university, Republic of Uzbekistan, Tashkent

Журнал зарегистрирован Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор), регистрационный номер ЭЛ №ФС77-54434 от 17.06.2013
Учредитель журнала - ООО «МЦНО»
Главный редактор - Ахметов Сайранбек Махсутович.
Top