Высоконаполненные эпоксидно-древесные композиты для повышения эксплуатационной стойкости строительных изделий

• Автор: Лотц, Николай Сергеевич
• Шифр специальности: 05.23.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Тамбов
• Количество страниц: 216 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Основные свойства эпоксидных смол как связующих

для строительных композиционных материалов.

1.1.1 Виды эпоксидных смол и отвердителей к ним.

1.1.2 Основные свойства, структура и способы модификации эпоксидных полимеров.

1.2 Проектирование составов наполненных полимеров

с помощью полис груктурного метода.

1.3 Использование отходов промышленного производства при получении композиционных материалов.

1.3.1 Древесный наполнитель.

1.3.2 Твердые волокнистые и порошкообразные минеральные наполнители

1.3.3 Полимерные наполнители
1.4 Применение эпоксидных композиционных материалов для строительных изделий и конструкций
1.5 Долговечность полимерных композиционных материалов . .
Заключение по главе 1
Цели и задачи работы.
2 МЕТОДИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ.
2.1 Предпосылки применения отходов промышленности при производстве строительных материалов
2.2 Объекты исследования.
2.3 Технология изготовления эпоксидревесных композиций .
2.3.1 Получение композита как самостоятельного материала . .
2.3.2 Получение композита для покрытия ДСП
2.3.3 Покрытие пенополистирольной плиты эпоксидревесным композитом.
2.4 Оборудование и порядок проведения испытаний.
2.4.1 Методика проведения кратковременных и длительных испытаний при разрушении поперечным изгибом и сжатием . .
2.4.2 Стенд для проведения испытаний на поперечный изгиб . .
2.4.3 Методика и установки для проведения испытаний на сжатие и пеиетрацию.
2.4.4 Методика определения адгезии композита
2.4.5 Методика и установка для испытания на истирание
2.4.6 Методика проведения испытаний на водопоглощение и набухание.
2.4.7 Определение коэффициента линейного термического расширения
2.4.8 Установка для определения коэффициента
теплопроводности
2.4.9 Методика проведения циклических испытаний.
2.4. Оборудование и методика испытаний на тепловое старение и УФоблучение.
2.5 Разброс экспериментальных результатов при определении прочности эпоксидрсвесных композитов.
2.6 Статистическая обработка экспериментальных результатов . .
2.7 Определение физических и эмпирических
термофлуктуационных констант графоаналитическим методом и расчт основных параметров работоспособности при разрушении
и деформировании.
2.8 Определение физических и эмпирических констант графоаналитическим дифференцированием
2.9 Математическое планирование эксперимента.
2. Выводы по главе 2.
3 Г1ГОГНОЗИРОВАНИВИОгаИМИЗД1.Ц4Я СОСТАВОВ КОНСРУШИОННО
ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫХ ЭПОКСИДНООТВЕСНЫХ композитов . . юо
3.1 Обоснование выбора наполнителя
3.2 Влияние концентрации древесного наполнителя и пластификатора на свойства эпоксиднодревесного композита . .
3.3 Влияние состава и конструкции композита на его физикомеханичсские свойства
3.4 Влияние бинарного наполнителя на эксплуатационные
свойства эпоксиднодревесного композита
3.4.1 Композит с добавлением асбофрикционных отходов .
3.4.2 Композит с добавлением резиновой крошки.
3.4.3 Композит с добавлением пенополиуретановой крошки. . .
3.4.4 Эпоксиднодревесный композит, наполненный опилками и пенополистирольной крошкой
3.5 Тсплофизические характеристики эпоксиднодревесных композитов.
3.6 Влияние состава на истираемость эпоксиднодревесных композитов.
3.7 Выводы по главе 3
4 ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ДОЛГОВЕЧНОСТИ ЭПОКСИДНОДРЕВЕСНЫХ КОМПОЗИТОВ С ПОЗИЦИИ ТЕРМОФЛУКТУАЦИОННОЙ КОНЦЕПЦИИ ПРОЧНОСТИ
4.1 Влияние состава па долговечность эпоксиднодревесных композитов при разрушении поперечным изгибом.
4.2 Влияние состава на долговечность эпоксиднодревесных композитов при разрушении сжатием
4.3 Влияние состава на деформационную долговечность эпоксиднодревесных композитов.
4.4 Влияние состава на скорость деформирования эпоксиднодревесных композитов при пенеграции и сжатии
4.5 Влияние циклов замораживанияоттаивания и замачиваниявысушивания на прочность эпоксиднодревесных композитов . .
4.6 Влияние теплового старения и УФоблучения на прочность эпоксиднодревесных композитов.
4.7 Выводы по главе 4
5 РАБОТОСПОСОБНОСТЬ ЭПОКСИДНОДРЕВЕСНЫХ КОМПОЗИТОВ В КОНСТРУКЦИЯХ.
5.1 Общие рекомендации но применению эпоксиднодревесных композитов в строительстве .
5.2 Защитное покрытие для древесностружечных плит.
5.2.1 Исследование адгезионной прочности эпоксидно
древесных композитов .
5.2.2 Расчет напряжений при поперечном изгибе в плите,
покрытой композитом
5.2.3 Физикомеханические свойства конструкции ДСП с защитным покрытием
5.3 Упрочняющее теплоизоляционное покрытие для пенополистирольных плит
5.3.1 Расчет напряжений в комбинированной плите при поперечном изгибе
5.3.2 Долговечность комбинированной плиты при разрушении поперечным изгибом.
5.4 Длительная истираемость эпоксиднодревесных композитов . .
5.5 Примеры прогнозирования работоспособности эпоксиднодревесных композитов в изделиях
5.6 Техникоэкономическое обоснование
5.7 Выводы по главе 5
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА


Физикохимические методы модификации заключаются во введении твердых нерастворимых наполнителей, инертных пластификаторов и разбавителей, ПАВ, легировании. Среди методов модификации часто используют совмещение эпоксидов с наполнителями, обеспечивающее регулирование взаимодействия на межфазном уровне. Для пластифицирования эпоксидных полимеров возможно применение кубового остатка технологического отхода производства поликапроамида. В работе применялся полифракционный состав с размерами частиц . В работе разработаны способ модифицирования эпоксидной смолы каменноугольными связующими и составы на его основе, исследована пригодность их для эксплуатации в условиях воздействия воды, водных растворов кислот, щелочей и микроскопических организмов. ПЭПА, исходя из анализа ИКспектров отвержденных образцов, сделан вывод, что качественные изменения не наблюдаются. Однако, установлено уменьшение плотности пространственных сшивок, что говорит о выполнении добавками роли пластификаторов в эпоксидных композициях при низкотемпературном аминном отверждении. Пластификаторы, распределяясь между элементами структуры эпоксидной композиции, облегчают взаимные перемещения агрегатов макромолекул. Данные физикомеханических испытаний образцов показывают, что изученные добавки увеличивают эластичность, но уменьшают прочность эпоксидных композитов. Введение каменноугольной смолы в количестве до 5 приводит к повышению прочности при сжатии и при растяжении при изгибе, при большем содержании каменноугольной смолы происходит падение прочности. Добавка каменноугольной смолы способствует снижению модуля упругости эпоксиднокаменноугольных композитов. Установлено, что введение каменноугольной смолы повышает водостойкость эпоксидных композитов. При содержании каменноугольной смолы в количестве она повышается на , а при содержании происходит увеличение коэффициента водостойкости в 1, раза, что видимо, является следствием процессов взаимодействия эпоксидной и каменноугольной смол. Модификация эпоксидного связующего каменноугольной смолой в количестве до повышает стойкость в растворах кислот почти на . В качестве модификаторов эпоксидных смол можно применять синтезированные амиды нитробензойных кислот и их аминопроизводные, так как амиды АНБК при 0 С и содержании 1,1. Данный метод позволяет рассчитать состав композита с заданными физическими свойствами и прочностью при известных характеристиках исходных материалов активности вяжущего и наполнителя, плотности, теплопроводности и диаметре наполнителя. Он основан на теоретических предпосылках полиструктурной теории композиционных строительных материалов , , , согласно выводам которой оптимально подобранная структура композита на начальной стадии структурообразования при прочих идентичных условиях является оптимальной и на конечной его стадии. Для получения оптимальной структуры в начальной стадии достаточно оптимизировать ее на принятых структурных подуровнях. Полиструктурная теория является единой системой научных представлений о закономерностях структурообразования, технологии и свойствах композиционных материалов. Сущность теории состоит в представлении материала полиструктурным, в котором выделяются много взаимозависимых структур, прорастающих одна в другую. Наполнители рассматриваются как компоненты, определяющим образом влияющие на сгруктурообразование наполненных полимерных систем и их конечные свойсйалимерные композиционные материалы представляют собой искусственные материалы сложной структуры, состоящие из компонентов с резко различными свойствами и приобретающих в результате такого сочетания комплекс новых свойств, не присущих исходным материалам, но зависящих от полимерного компонента. В ПКМ структурные блоки взаимодействуют через поверхности раздела. Блоки скомпонованы из блоков меньшего размера, которые, в свою очередь, состоят из блоков более низкого структурного уровня. Непрерывность структуры достигается сложением дискретных элементов с повышенной плотностью вещества в центре блоков и пониженной в областях раздела, где образование микротрещин наиболее вероятно.