Епоксидне композитне покриття з модифікованим наповнювачем

Епоксидне композитне покриття з модифікованим наповнювачем, виконане з композиції, яка містить епоксидну діанову смолу, пласти фікатор, поліетиленполіамін і попередньо модифікований епоксидною смолою і у подальшому термооброблений дисперсний наповнювач, яке відрізняється 3 37237 редньо модифікований епоксидною смолою і у подальшому термооброблений дисперсний наповнювач, причому опромінена ультрафіолетом композиція в якості пластифікатора містить поліефір і поліефіролігодіефіракрилат, а в якості дисперсного наповнювача - карбід кремнію і газову сажу при наступному співвідношенні компонентів, мас.ч.: епоксидна діанова смола 100 пластифікатор: поліефір 18-20 поліефіролігодіефіракрилат 18-20 поліетиленполіамін 14-16 дисперсний наповнювач: карбід кремнію, 63мкм 60-80 газова сажа, 10-20мкм 15-20 Як основний компонент для полімерної матриці епоксидного композитного покриття з модифікованим наповнювачем вибрано низькомолекулярну епоксидну діанову смолу ЕД-20, яка у скловидному стані характеризується високими фізикомеханічними та теплофізичними властивостями. Для зшивання епоксидного зв'язуючого використано отверджувач холодного тверднення - поліетиленполіамін (ПЕПА). Вміст отверджувача у матриці визначали на основі оптимального поєднання високих показників фізико-механічних властивостей з технологічністю виготовлення композиції. Введення отверджувача понад 16мас.ч. на 100мас.ч. ЕД-20 зумовлює передчасну втому матеріалу і погіршення властивостей покриття. Введення отверджувача у кількості до 14мас.ч. на 100мас.ч. ЕД-20 призводить до неповного зшивання матриці, що суттєво зменшує когезійну міцність епоксидних композитів. Формування компаунду на основі епоксидної діанової смоли ЕД-20 та пластифікатора, що містить поліефір (18-20мас.ч.) та поліефіролігодіефіракрилат (18-20мас.ч. на 100мас.ч. епоксидного олігомера) дозволяє поліпшити реологічні властивості епоксидної композиції, а також збільшити ступінь зшивання і знизити залишкові напруження у процесі експлуатації покриття. Введення поліефіру понад 20мас.ч. на 100мас.ч. ЕД-20 зумовлює підвищення залишкових напружень та зниження тиксотропних характеристик матеріалів внаслідок недостатнього зшивання компаунду. Введення поліефіру при вмісті до 18мас.ч. знижує міжмолекулярну взаємодію у полімерному компаунді, що погіршує його фізикомеханічні властивості. Введення поліефіролігодіефіракрилату при вмісті до 18мас.ч. призводить до зменшення фізичної та хімічної взаємодії компаунду з металевою основою, а збільшення вмісту е фіру диетиленгліколю понад 20мас.ч. зумовлює зниження когезійної міцності матеріалу, збільшення пористості 4 композитів, що погіршує їхні теплофізичні і фізикомеханічні властивості. З метою поліпшення когезійних властивостей епоксидного композитного покриття з модифікованим наповнювачем в якості основного дисперсного наповнювача використано частки карбіду кремнію (60-80мас.ч.) з дисперсністю 63мкм. Введення у матеріал наповнювача до 60мас.ч. на 100мас.ч. ЕД-20 не приводить до суттєвого поліпшення когезійних властивостей матеріалу, а відповідно не забезпечує поліпшення фізико-механічних властивостей епоксикомпозитного покриття. Введення карбіду титану понад 80мас.ч. на 100мас.ч. ЕД-20 зумовлює зменшення змочування часток макромолекулами олігомера, що підвищує пористість композита і, як наслідок, зменшує його експлуатаційні характеристики. З метою поліпшення фізико-механічних властивостей епоксидного композита в якості додаткового дисперсного наповнювача використано частки газової сажі (15-20мас.ч.) з дисперсністю 1020мкм. Введення у матеріал наповнювача до 15мас.ч. на 100мас.ч. ЕД-20 призводить до зменшення об'єму полімера у стані зовнішніх поверхневих шарів, при цьому когезійна міцність композита знижується. Введення газової сажі понад 20мас.ч. на 100мас.ч. ЕД-20 зумовлює підвищення залишкових напружень у композиті внаслідок значної дефектності зовнішніх поверхневих шарів навколо дисперсних часток наповнювача. Опромінення ультрафіолетом композиції, яка містить епоксидний олігомер, пластифікатор і модифікований дисперсний наповнювач (до введення отверджувача) забезпечує активацію макромолекул епоксидної смоли і пластифікатора, внаслідок чого утворюються вільні радикали. Такі радикали мають більшу активність і рухли вість, порівняно з вихідними (неопроміненими) макромолекулами. Це сприяє їх більш активній взаємодії з активними центрами на поверхні дисперсних часток, що забезпечує збільшення когезійної міцності і, як наслідок, підвищення експлуатаційних характеристик епоксидного композита. Таким чином, порівняно з відомими технічними рішеннями заявлений об'єкт має суттєві відмінності, а отримання позитивного ефекту зумовлено усією сукупністю властивостей компонентів. Композицію формують і наносять на поверхню за такою технологією: Дозування компонентів, гідродинамічне суміщення пластифікатора та епоксидної діанової смоли з підігрівом їх на водяній ванні до температури Т=323-333К і охолодження суміші до Т=293303К, змочування епоксидною смолою основного і додаткового дисперсного наповнювача та термообробка його при температурі Т=323-333К протягом t=1,8-2,0год., охолодження наповнювача до кімнатної температури, введення наповнювача у композицію, перемішування композиції, ультрафіолетове опромінення композиції, введення поліетиленполіаміну, перемішування композиції. Отриману композицію протягом 60-80хв. наносять на попередньо обезжирену поверхню методом пневматичного розпилення. Полімеризацію покриття проводять при температурі 393-398К протя 5 37237 гом t=2,0год. З метою зниження залишкових напружень у композитних матеріалах полімеризовані покриття витримують протягом t=24 годин при температурі 293+3К. 6 В таблиці 1 наведено приклади конкретного використання композиції: технічні рішення згідно з заявкою, контрольні приклади прототипу, а також їхні порівняльні властивості. Таблиця 1 Епоксидне композитне покриття з модифікованим напов нювачем № Компоненти 1 1 7 2 Епоксидна діанов а смола Пластифікатор: Поліефір Поліефіролігодіефіракрилат Поліетиленполіамін Дисперсний наповнюв ач: Карбід кремнію (модифіков аний), 63мкм Оксид хрому (модифіков аний), 10-20мкм Карбід титану, 63мкм 1 Когезійна міцність, МПа 2 3 4 5 6 Композиція згідно з корисКонтрольні приклади прототип ною моделлю І II III І II III IV V VI VII VIII IX X I II ІІ 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 18 12 19 19 13 20 20 14 14 20 8 16 16 10 19 18 14 19 20 12 18 20 12 20 18 14 18 19 13 20 19 13 22 22 16 24 24 18 8 18 12 10 20 13 12 22 14 60 70 80 40 50 60 80 70 70 60 80 90 100 15 18 20 10 12 20 15 15 20 18 18 22 25 80 90 100 Характеристики епоксидного композитного покриття: 56,7 56,3 55,4 50,1 51,7 56,4 57,1 55,8 55,9 56,8 56,1 53,4 52,0 40,2 40,5 41,2 Дослідження когезійної міцності при розтягуванні покриттів проводили на розривній машині FM-1000. При дослідженні зразок навантажували ступінчасте з кроком збільшення зовнішнього навантаження на 250Н. Для випробувань використано стандартний плоский зразок [ГОСТ 3248-81] зі сталі Ст.3, на який до половини довжини робочої частини з обох сторін основи симетрично наносили покриття. Перед проведенням дослідження на одну зі сторін Комп’ютерна в ерстка C.Литв иненко зразка наклеювали тензодатчики для визначення деформацій основи і покриття, а на другу наносили мітки для визначення деформації оптичним методом після руйнування тензодатчиків. На основі отриманих результатів досліджень шляхом зіставлення механічних характеристик будували криві залежності напружень від відносних деформацій у покритті, після чого розраховували когезійну міцність покриття. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601