ВЛИЯНИЯ УЛЬТРАЗВУКА НА СВОЙСТВА КОМПОЗИЦИОННЫХ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ И ПОКРЫТИЙ НА ИХ ОСНОВЕ

АННОТАЦИЯ

В статье рассмотрено исследование влияния ультразвука на физико­-механические свойства композиционных поли­мерных материалов и покрытий на их основе для применения на рабочих поверхностях, формирующих оснастки железобетонных изделий.

ABSTRACT

The article discusses the study of the influence of ultrasound on the physical and mechanical properties of composite polymer materials and coatings based on them for use on working surfaces that form the equipment of reinforced concrete products.

Ключевые слова: ультразвук, металлическая оснастка, износостойкость, адгезионный прочность, физико-механическая свойства, композиция, термореактивный полимер, эпоксидный смола, покрытия, железобетонные изделие.

Keywords: ultrasound, metal equipment, wear resistance, adhesive strength, physical and mechanical properties, composition, thermosetting polymer, epoxy resin, coatings, reinforced concrete product. 

Введение. На сегодняшний день в мире железобетонные изделия широко применяются в строительстве зданий, мостов и сооружений, где из года в год спрос на них растет. Одной из важнейших задач в этом направлении является значительное повышение качества сборных железобетонных изделий, при одновременном снижении стоимости строительных конструкций, трудоемкости и энергозатрат путем применения полимерных материалов в рабочих поверхностях металлической оснастки железобетонных изделий.

В этом аспекте в данной статье приводятся результаты исследований по влиянию обработка ультразвуком на физико-механические свойства композиционных эпоксидных полимерных материалов, работающих в контактном взаимодействии с бетоном [1-4].

Объект и методика исследования. являются эпоксидные олигомеры, полиэтиленполиамин-ПЭПА, дибутилфтолат- ДБФ, пиперидин технический и органоминеральные наполнители на основе местного сырья и бетон.

Методы исследования. При исследовании использованы, в основном, стандартные методы установки. Так, адгезионная прочность по ГОСТ 14-760-69, прочность при изгибе по ГОСТ 4648-71. Износостойкие свойства композиционных термореактивных эпоксидных полимерных материалов при взаимодействии с бетоном были изучены на дисковом трибометре UzDST3330:2018.

Для ультразвуковой обработки полимерных композиций мы использовали установку LP -250W с частотой 1 МГц, позволяющую варьировать мощность ультразвуковых колебаний от 80 до 250 Вт. Выбор установки обусловлен тем, что ультразвуковые колебания, особенно с частотой 600-1000 кГц, ускоряют реакцию полимеризации, процессы окисления веществ, диспергирования ингредиентов, обес­печивают интенсивность перемешивания, однородность состава [5]. Все эти процессы важны для получения качественных ком­позиционных полимерных материалов и покрытий.

Результаты и их обсуждение. Обработку образцов в ультразвуковом поле производили по выбранной нами методике [6], при постоянной частоте колебаний ультразвука 1 МГц и интенсивности поля 5 кВт/м².

При обработке ультразвуком существенно изменяются физико-механические свойства композиций (см.рис.1).

Рисунок 1. Зависимость адгезионной прочности к стали (Ϭ_АС) и бетону (Ϭ_Аб) (а), прочности на разрыв (Ϭ_Р) и твердости (НВ) (б) эпоксидных композиционных покрытий от времени воздействия ультразвукового поля

Как видно из рис. 1(а) адгезионная прочность к стали увеличивается на 50-60% и прочность на разрыв и микротвердость в 1,3-1,5 раза. Эти харак­теристики композиций достигают максимума при обработке ультразву­ком продолжительностью 1200-1800 с, а затем практически остаются постоянными. Твердость композиций и их прочность на разрыв с уве­личением времени обработки в ультразвуковом поле проходит через максимум, что коррелирует с изменением интенсивности изнашивания от времени обработки[7].

Изменение свойств композиций под воздействием ультразвука, очевидно, связано с увеличением подвижности макромолекул и hv сегментов, интенсивности силовых давлений в межфазной границе, ускорением процессов диффузии, а также уплотнением молекул поли­мера и композиции, вызываемого большими локальными давлениями и разряжениями от ультразвукового колебания. Кроме того, в случае применения наполнителей увеличивается смачиваемость полимера, расстояние между молекулами уменьшается настолько, что они вво­дят в сферу межмолекулярного притяжения. Происходит диспергирование композиций и их структурирование. Протекают процессы дезагрегатизации и дегазации в композиции. Все это способствует увели­чению плотности композиций и улучшению их свойств[8].

Некоторое снижение твердости композиций и их прочности на разрыв, по-видимому, связано со снижением взаимодействия в межфазном слое полимер-наполнитель за счет миграции пластификатора в микропоры последнего. Это, возможно, создает благоприятные усло­вия для снижения внутреннего напряжения, и в результате, ударная прочность композиции и их адгезионная прочность к стали не снижаются.

Заключение. На основе результатов исследования можно сделать следующие выводы:

1. Было показано, что модификацией композиции посредством ультразвукового поля существенно можно изменять износостойкость и другие, эксплуатационные и физико-механические свой­ства эпоксидных композиций. Оптимальным временем воздействия ультразвукового поля для повышения износостойкости композиций является 900-1800 с. А для повышения их адгезионной прочности эффективным является воздействие ультразвука продолжительностью 1500-2000 с.

Эти результаты исследования свидетельствуют о широкой воз­можности использования наполнителей, имеющих различную природу в различных их сочетаниях для направленного регулирования свойств эпоксидных композиций.

Список литературы:

1. Негматов С. С. и др. Исследование влияния режимов эксплуатации металлической оснастки на износостойкость композиционных полимерных материалов //Universum: технические науки. – 2022. – №. 11-5 (104). – С. 54-59.
2. Негматов С. С. и др. & Улмасов, ТУ Исследование влияния содержания различных наполнителей на износостойкость и другие физико-механические свойства ком-позиционных эпоксидных полимерных материалов //KOMPOZITSION MATERIALLAR. – Т. 72.
3. Раджабов Ё. С. и др. Комплексный анализ современного состояния железобетонных формирующих оснасток в производстве строительных конструкций и изделий, пути повышения их эффективности //KOMPOZITSION MATERIALLAR. – Т. 172.
4. Аликобилов Ш. А. и др. Применение композиционных полимерных материалов в формах для повышения эффективности производства железобетонных строительных конструкций //KOMPOZITSION MATERIALLAR. – Т. 169.
5. Негматов С. С. и др. Исследование влияния содержания различных наполнителей на износостойкость и другие физико-механические свойства ком-позиционных эпоксидных полимерных материалов //KOMPOZITSION MATERIALLAR. – Т. 72.
6. Muxitdinov M. Исследование влияния режимов эксплуатации металлической оснастки на износостойкость композиционных полимерных материалов //Universum: Технические науки. – 2022.
7. Ризаев Б. Ш. и др. Влияние агрессивных сред на долговечность легкого бетона //Universum: технические науки. – 2022. – №. 2-2 (95). – С. 47-51.
8. Мухитдинов М.Б. Разработка оптимальных составов композиционных полимерных материалов для покрытия рабочей поверхности форм в производстве железобетонных изделий // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2023. 12(117).