ПРИНЯТИЕ КОМПРОМИССНОГО РЕШЕНИЯ ПО ВЫБОРУ СОСТАВА КАРБАМИДНОГО ПОЛИМЕРНОГО КОМПОЗИТА

АННОТАЦИЯ

В работе рассмотрено анализ влияние полифракционного состава наполнителей на качественные показатели свойств карбамидного полимерного композита предназначенного для износоустойчивых облицовок гидромелиоративных сооружений, на основе планирования эксперимента и полученных экспериментально-статистических моделей..

ABSTRAСT

The paper considers the analysis of the influence of the polyfractional composition of fillers on the qualitative indicators of the properties of urea polymer composite intended for wear-resistant linings of irrigation and drainage structures, based on the planning of the experiment and the obtained experimental-statistical models.

Ключевые слова: карбамидный полимерный композит, полимербетон, смола, износостойкость, гидротехническое сооружение, экспериментально-статистические модели, компромиссное решение.

Keywords: urea polymer composite, polymer concrete, resin, wear resistance, hydraulic structure, experimental statistical models, compromise solution.

Карбамидные полимерные композиты представляют собой наполненные дисперсные системы на основе карбамидно-формальдегидной смолы марки КФЖ. В качестве наполнителей были использованы андезитовый порошок и отходы производства абразивных материалов – сухие остатки шламов карбида кремния. В качестве катализатора отверждения выбрана ортофосфорная кислота (1,6-1,7 % от массы смолы) [3].

Проведенный анализ физико-механических свойств карбамидного полимерного композита, в том числе в условиях водного режима, позволяет констатировать что за счет оптимизация фракционного состава наполнителя возможно достичь достаточно высоких показателей физико-механических свойств композита, то есть полимербетона на основе карбамидно-формальдегидной смолы.

Проанализированные комплекс экспериментально-статистические модели позволяет решить ряд инженерных и технико-экономических задач проектирования и производства карбамидных композиционных материалов, в том числе на выборе его состава для износоустойчивых облицовочных плит гидротехнических сооружений и другого назначения.

Композитам гидротехнического назначения согласно данных и справочников по мелиоративному строительству предъявляются ряд требований по технологическим и эксплуатационным параметрам [1,2,3].  В частности, такими требованиями являются:

призменная прочность                  R_п. ≥ 70 МПа

прочность на растяжения при изгиба     R_и ≥ 30 МПа ;

относительная износостойкость          И ≥ 6 ч/г

водопоглошение                        W ≤ 4 %

технологическая вязкость смеси          η ≤ 60 Па.с

Компромиссное инженерное решения лежит в области образуемой пересечением поверхностей равних свойств качества. Таким образом в этой области выполняются ограничения по всем вышеуказанным свойствам качества композита[4].

Технологическая область возможных оптимальных составов карбамидного полимерного композита (рис. 1) большей частью ограничиваются с изоповерхностями η и W , меньшой частью с изоповерхностями износостойкости   и призменной прочности   R_п . изоповерхности водостойкости К_w и прочности на растяжение при изгибе R_и  остаются за пределами технологической зоны, следовательно эти требования удовлетворяются полностью[5].

Рисунок 1.Технологическая область возможных оптимальных составов карбамидного полимерного композита

Изоповерхности качественных свойств карбамидного полимерного композита  ограничивают возможную технологическую область оптимальных составов следующим образом: по максимальному количеству крупного наполнителя (Q = 55%)  изоповерхностями  R_п = 70 МПа и водопоглощения  W = 4 % ; по минимальному количеству мелкого наполнителя карбида кремния (q=75%) изоповерхностями износостойкости   И= 6 ч/г и водопоглощение W = 4 % ; по максимальному количеству (q = 75% при Q = 20% и q = 60% , Q ≥ 25%) - изоповерхностью эффективной вязкости полимербетонной смеси η=60 Па.с; по содержанию наполнителя область ограничивается изоповерхностями   η = 60 Па.с и  W = 4 % . Содержание наполнителя (Н/П) от количества полимерного связующего, в ограниченной технологической области изменяется от Н/П =2.0 (при 20 ≤ Q ≤ 25%) до  Н/П =2.35 (при Q=55%). Следовательно, изменения 20 ≤ Q ≤ 55% обусловливает повышение Н/П до 2.35 при сохранении заданных эксплуатационных параметров и технологической вязкости η = 60 МПа карбамидного полимерного композита. Это позволяет экономит значительного количества дорогостоящего связующего карбамидной смолы на 1 т. смеси.

В этой ограниченной технологической области оптимальных составов карбамидного композита (рис.1) выделена область (столбик), внутри которой рассмотрены составы композита, использованные при опытно – промышленном внедрения результатов исследований. Согласно разработанным оптимальным составом композита были разработаны опытно – промышленные образцы полимербетонных плит, которые были предназчены в качества износоустойчивых облицовок гидротехнического сооружения.     

Список литературы:

1. Резник В. П. Новые  материалы и конструкции на основе полимеров в водохозяйственном строительстве. – Киев: Будiвельник, 1987. – 176 с.
2. Дворкин Л. И., Соляной И. А., Бойко И. Ф. Материалы и изделия в мелиоративном строительстве. – 1982.
3. Карабаев А. Повышение вероятностных показателей качества карбамидного полимербетона для гидромелиоративного строительства. Автореферат дис. Канд. Техн. Наук. Одесса, 1988 : дис. – Одесса : Карабаев Анваржон Неъматжанович. Одесский инженерно-строительный институт, 1988.
4. Карабаев А. Н., Махмудов А., Сабитов А. Повышение надежности карбамидного полимерного композита в водной среде //Экологическая, промышленная и энергетическая безопасность-2020. – 2020. – С. 253-256.
5. Вознесенский В. А., Карабаев А. Н. Полимерминеральная смесь. – 1988.