Стеклокомпозиты на основе эпоксиизоцианатных связующих с повышенными тепло-, термостойкостью и физико-механическими характеристиками

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Установлено, что рост содержания оксазолидоновых фрагментов в трехмерно сшитой структуре полимеров, обусловленный увеличением доли полиизоцианата в рецептуре связующих, приводит к росту значений модуля упругости и разрушающего напряжения при статическом изгибе, тепло- и термостойкости получаемых материалов. Стеклокомпозиты, изготовленные на основе алюмоборосиликатного ровинга и разработанного связующего (при содержании последнего 18–22 мас%), характеризуются значениями температуры изгиба под нагрузкой 150 МПа до 239°С и разрушающего напряжения при статическом изгибе до 1450 МПа. После 300 циклов замораживания (–20°С, ≤1 ч) и оттаивания (+20°С, 1 ч) разрушающее напряжение при статическом изгибе стеклокомпозитов на основе эпоксиизоцианатных связующих практически не изменилось (не более 5.3%).

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

С. В. Борисов

Волгоградский государственный технический университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: borisov.volgograd@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-4400-0822

к.т.н.

Россия, 400005, г. Волгоград, пр. им. Ленина, д. 28

Н. А. Ярославцев

Волгоградский государственный технический университет

Email: borisov.volgograd@yandex.ru
ORCID iD: 0009-0009-4684-1837
Россия, 400005, г. Волгоград, пр. им. Ленина, д. 28

А. А. Кобелев

Академия Государственной противопожарной службы МЧС России

Email: borisov.volgograd@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-2957-8685

к.т.н.

Россия, 129366, г. Москва, ул. Бориса Галушкина, д. 4

Б. А. Буравов

Волгоградский государственный технический университет

Email: borisov.volgograd@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-9039-571X

к.х.н.

Россия, 400005, г. Волгоград, пр. им. Ленина, д. 28

М. А. Ваниев

Волгоградский государственный технический университет

Email: borisov.volgograd@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-6511-5835

д.т.н., доцент

Россия, 400005, г. Волгоград, пр. им. Ленина, д. 28

П. Э. Соколов

Институт архитектуры и строительства (ИАиС) Волгоградского государственного технического университета

Email: borisov.volgograd@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-3960-5010

к.т.н., доцент

Россия, 400074, г. Волгоград, ул. Академическая, д. 1

Т. К. Акчурин

Институт архитектуры и строительства (ИАиС) Волгоградского государственного технического университета

Email: borisov.volgograd@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-0410-1995

к.т.н., доцент

Россия, 400074, г. Волгоград, ул. Академическая, д. 1

И. А. Новаков

Волгоградский государственный технический университет

Email: borisov.volgograd@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-0980-6591

д.х.н., академик РАН

Россия, 400005, г. Волгоград, пр. им. Ленина, д. 28

Список литературы

  1. Окольникова Г. Э., Герасимов С. В. Перспективы использования композитной арматуры в строительстве // Экология и строительство. 2015. № 3. С. 14–21. https://www.elibrary.ru/vjsovb
  2. Борисова Т. А., Зиннуров Т. А., Куклин А. Н. Исследование влияния температурного воздействия на работу стеклопластиковой арматуры в бетонных конструкциях // Изв. Казан. гос. архитектурно-строительного ун-та. 2018. № 2 (44). С. 136–144. https://www.elibrary.ru/xqcnjj
  3. Хозин В. Г., Гиздатуллин А. Р. Совместимость полимеркомпозитной арматуры с цементным бетоном в конструкциях // Строительные материалы. 2017. № 11. С. 30–38. https://www.elibrary.ru/zwufxj
  4. Фролов Н. П. Стеклопластиковая арматура и стеклопластобетонные конструкции. М.: Стройиздат, 1980. С 15–18.
  5. Kapsalis P., Triantafillou T., Korda E., Van Hemelrijck D., Tysmans T. Tensile performance of textile-reinforced concrete after fire exposure: Experimental investigation and analytical approach // J. Compos. Construct. 2022. V. 26. N 1. https://doi.org/10.1061/(ASCE)CC.1943-5614.0001162
  6. Rajasekharan R., Kitey R. Effect of cross-linking on dynamic mechanical and fracture behavior of epoxy
  7. variants // Composites. Part B: Engineering. 2016. V. 85. P. 336–342. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2015.09.017
  8. Клебанов М. С. Эпоксидные смолы для полимерных материалов с повышенной теплостойкостью // Пласт. массы. 2020. № 3–4. С. 60–63. https://doi.org/10.35164/0554-2901-2020-3-4-60-63
  9. Qi Y., Weng Zh., Kou Y., Li J., Cao Q., Wang J., Zhang S., Jian X. Facile synthesis of bio-based tetra-functional epoxy resin and its potential application as high-performance composite resin matrix // Chinese J. Polym. Sci. 2021. V. 214. 108749. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2021.108749
  10. Zhang L., Lin J., Sodano H. A. Isocyanurate transformation induced healing of isocyanurate–oxazolidone polymers // J. Appl. Polym. Sci. 2020. V. 137. https://doi.org/10.1002/app.48698
  11. Симонов-Емельянов И. Д., Зарубина A. Ю., Трофимов А. Н., Суриков П. В., Щеулова Л. К. Особенности реокинетики процесса отверждения диановых эпоксидных олигомеров промышленных марок аминным отвердителем // Вестн. МИТХТ им. М. В. Ломоносова. 2010. Т. 5. № 3. С. 102–107. https://www.elibrary.ru/mtanuf
  12. Русских Г. И., Башара В. А., Блазнов А. Н. Технология непрерывного формования стеклопластиков: Монография. Бийск: Алтай. гос. техн. ун-т им. И. И. Ползунова, 2016. C. 125–132. https://www.elibrary.ru/zadtoh
  13. Бляхман Е. М., Литвинова М. Л., Гвадыбадзе Л. Б. Исследование взаимодействия эпоксидного олигомера с диизоцианатом в присутствии третичного амина // Высокомолекуляр. соединения. 1980. Т. 22. № 5. С. 346–349.
  14. Федосеев М. С., Державинская Л. Ф., Щербань Р. В. Влияние природы эпоксиизоцианатных связующих на термомеханические и адгезионные свойства полимеров и композитов // Материаловедение. 2021. № 2. С. 29–35. https://doi.org/10.31044/1684-579X-2021-0-2-29-35
  15. Pilawka R., Kowalska J., Czech Z. Effect of 1-substituted imidazole derivatives for the curing process of epoxy-isocyanate composition // Polish J. Chem. Technol. 2013. V. 15. P. 36–41. https://doi.org/10.2478/pjct-2013-0065
  16. Тигер Р. П., Бадаева И. Г., Бондаренко С. П., Энтелис С. Г. Кинетика и механизм циклической тримеризации изоцианатов на каталитической системе третичный амин–окись алкилена // Высокомолекуляр. соединения. 1977. Т. 19. № 2. С. 419–427.
  17. Delebecq E., Pascault J.-P., Boutevin B., Ganachaud F. On the versatility of urethane/urea bonds: Reversibility, blocked isocyanate, and non-isocyanate polyurethane // Chem. Rev. 2013. V. 113. N 1. P. 80–118. https://pubs.acs.org/doi/10.1021/cr300195n

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. I

Скачать (546KB)
Метаданные
3. II

Скачать (348KB)
Метаданные
4. Рис. 1. Схема установки образца стеклокомпозита в бетон при испытаниях балки на изгиб. А-А — сечение бетонной балки вдоль армирующего стержня, d — диаметр армирующего стеклокомпозита. 1 — образец стеклокомпозита, 2 — поливинилхлоридная трубка, 3 — стальной цилиндр.

Скачать (133KB)
Метаданные
5. Рис. 2. Схема испытания образца изгибом балки. Р — направление приложения силы.

Скачать (76KB)
Метаданные
6. Рис. 3. Зависимости изменения динамической вязкости эпоксиангидридного (110°С) (а) и эпоксиизоцианатных (80°С) (б) связующих от времени отверждения. На 100 мас. ч. эпоксидиановой смолы марки ЭД-20 эпоксиангидридная композиция содержит 82 мас. ч. изометилтетрагидрофталевого ангидрида и 0.18 мас. ч. 2,4,6-трис(диметиламинометил)фенола, а эпоксиизоцианатные — различное количество полиизоцианата и 0.1 мас% триэтиламина. Подписи на кривых соответствуют содержанию полиизоцианата (мас. ч.) в рецептуре.

Скачать (223KB)
Метаданные
7. Рис. 4. Зависимости скорости изменения вязкости (а) и времени гелеобразования (б) связующих при температуре отверждения от содержания полиизоцианата. Эпоксиангидридная композиция содержит 100 мас. ч. эпоксидиановой смолы марки ЭД-20, 82 мас. ч. изометилтетрагидрофталеивого ангидрида и 0.18 мас. ч. 2,4,6-трис(диметиламинометил)фенола. Эпоксиизоцианатные композиции содержат 100 мас. ч. эпоксидиановой смолы марки ЭД-20, 0.1 мас% триэтиламина и различное количество полиизоцианата.

Скачать (289KB)
Метаданные
8. Рис. 5. Зависимость твердости нетермостатированных образцов от времени отверждения материалов и содержания полиизоцианата. Содержание полиизоцианата (мас. ч.) на 100 мас. ч. эпоксидиановой смолы марки ЭД-20: 1 — 39.40, 2 — 52.50, 3 — 78.75, 4 — 118.13, 5 — 157.50.

Скачать (61KB)
Метаданные
9. Рис. 6. ИК-спектры эпоксиизоцианатного связующего, содержащего 100 мас. ч. эпоксидиановой смолы марки ЭД-20, 0.1 мас% триэтиламина и 39.4 мас. ч. полиизоцианата, до термостатирования (а), после термостатирования (б) и его золь-фракции (в).

Скачать (260KB)
Метаданные
10. Рис. 7. Изменение интенсивности полос поглощения в ИК-спектрах отвержденных эпоксиизоцианатных связующих. На 100 мас. ч. эпоксидиановой смолы марки ЭД-20 композиции содержат различное количество полиизоцианата и 0.1 мас% триэтиламина. Подписи на кривых соответствуют максимальной частоте исследуемой полосы поглощения.

Скачать (88KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024