Исследование реставрационных эпокси-композитов с исходными и водоотвержденными гипсовыми и цементным наполнителями

В работе представлены результаты исследования свойств композитных материалов с водотвердеющими наполнителями в исходном и водообработанном (гидратированном) состояниях. Анализировали влияние на структуру и физико-механические свойства 50 %-го наполнения эпоксидной смолы исходными и водообработанными цементом и гипсом. Установлено, что образцы с водоотвержденными наполнителями характеризуются повышенными модулем упругости, огне- и термостойкостью, стойкостью к органическим растворителям. Методами оптической и СЭМ-микроскопии выявлено различие в их структуре по сравнению с исходными композитами. При этом заметного влияния на прочностные характеристики обычной термообработки (50 – 60 °C) не отмечено. После прогрева при 250 °C для наполненных композитов зафиксированы эффекты термоупрочнения и термопластификации — существенного роста прочности и пластичности при сжатии, микротвердости и стойкости к истиранию. Полученные результаты могут быть использованы при создании полиэпоксидных материалов с новыми свойствами, необходимыми для решения ответственных прикладных производственных задач.

1. Воронков А. Г., Ярцев В. П. Эпоксидные полимеррастворы для ремонта и защиты строительных изделий и конструкций. — Тамбов: ТГТУ, 2006. — 92 с.

2. Старокадомский Д., Телегеев И., Головань С. Влияние аэросила А-100 на прочность, набухание и структуру эпоксиполимера / Пластические массы. 2010. № 7. С. 35 – 40.

3. Петрова А., Кондрашов Э., Коротков Ю. Склеивание инструмента и оснастки в машиностроении. — М.: Машиностроение, 1985. — 184 с.

4. Czarnecki L., Łukowski P., Nejman R. The statistical evaluation of epoxy concrete heterogeneity / Cement and Concrete Composites. 1996. Vol. 18. P. 417 – 428.

5. Ohama Y., Demura K., Endo T. Properties of polymer-modified mortars using epoxy resin without hardener in Polymer-Modified Hydraulic-Cement Mixtures. — Philadelphia: Special Technical Publication ASTM-STP 1176, 1993. P. 90 – 103.

6. Sia T., Mai Y., Cotterell B. Strength and fracture properties of epoxy-cement composites / The 2nd Australian Conference on Engineering Materials. — Sydney, Australia, 1981. P. 512 – 529.

7. Łukowski P., Adamczewski G. Self-repairing of polymer-cement concrete / Bull. Pol. Acad. Sci. Tech. Sci. 2013. Vol. 61. P. 195 – 200.

8. Djouani F., Connan C., Delamar M., et al. Cement paste-epoxy adhesive interactions / Construction and Building Materials. 2011. Vol. 25. Issue 2. P. 411 – 423. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2010.02.035

9. Anagnostopoulos C., Minas T. Experimental data on the properties of polymer-modified cement grouts using epoxy and acrylic resin emulsions / Data in Brief. 2016. Vol. 9. P. 463 – 469. DOI: 10.1016/j.dib.2016.09.016

10. Baldissera A., Schütz M., Vecchia F. Epoxy-modified Portland Cement: Effect of the Resin Hardener on the Chemical Degradation by Carbon Dioxide / Energy Proc. 2017. Vol. 114. P. 5256 – 5265. DOI: 10.1016/j.egypro.2017.03.1682

11. Mohammed A. A., Ali T. K. Flexural Behavior of Composite Concrete-Epoxy-Reinforced Concrete Beams / Iranian J. Sci. Technol. Trans. Civil Eng. 2020. Vol. 44. P. 549 – 563. DOI: 10.1007/s40996-019-00255-1

12. Bhutta M. A. R. Effects of polymer-cement ratio and accelerated curing on flexural behavior of hardener-free epoxy-modified mortar panels / Mat. Struct. 2010. Vol. 43. P. 429 – 439. DOI: 10.1617/s11527-009-9578-8

13. Jo Y., Do J. Hardening Properties of Epoxy-Modified Cement Composites Without Hardener / Polymers & Polymer Composites. 2016. Vol. 24. Issue 3. P. 195 – 204.

14. Łukowski P. Studies on the microstructure of Epoxy-Cement composites / Arch. Civil Eng. 2016. Vol. LXII. Issue 2. P. 100 – 111. DOI: 10.1515/ace-2015-0068

15. Starokadomsky D. L., Ishenko A. A. Epoxy Composites Filled with Gypsum (Alabaster G-5): A Possible Way to Strengthen, Stabilize, and Structure / In book: Composite Materials for Industry, Electronics, and the Environment. Research and Applications. — New York: Apple Academic Press, 2019. P. 25 – 43.

16. Данченко Ю. М., Попов Ю. В., Барабаш О. С. Влияние кислотно-основных свойств поверхности полиминеральных наполнителей на структуру и характеристики эпоксикомпозитов / Вопросы химии и химической технологии. 2016. Т. 3. Вып. 107. С. 53 – 60.

17. Starokadomsky D. On Strengthening of Epoxy-Composites by Filling with Microdispersions of SiC, TiN, and Cement / In book: Composite Materials Engineering Modeling and Technology. — New York: Apple Academic Press, 2019. P. 49 – 60.

18. Старокадомский Д. Л. Возможности создания огнехимстойких, термоупрочняемых и термопластифицируемых при 250 °C эпокси-композитных пластмасс с микродисперсиями SiC, TiN и цемента / Пластические массы. 2019. № 5 – 6. С. 40 – 43. DOI: 10.35164/0554-2901-2019-5-6-40-43

19. Старокадомский Д. Л. Физико-механические свойства и микро/наноструктура эпоксидных композитов, наполненных гипсом, мелом и цементом / Композиты и наноструктуры. 2018. № 1. С. 39 – 51.

20. Старокадомский Д. Л. О влиянии содержания немодифицированного нанодисперсного кремнезема различной удельной поверхности на физико-механические свойства эпокси-полимерных композитов / Журнал прикладной химии. 2008. ¹ 12. С. 2045 – 2051.

21. Danchenko Y., Kachomanova M., Barabash Y. The acid-base interaction role in the processes of the filled diane epoxy resin structuring / Chemistry Chem. Technol. N 12(2). P. 188 – 195. DOI: 10.23939/chcht12.02.188

22. Mostovoy A. S., Nurtazina A. S., Burmistrov I. N., Kadykova Y. A. Effect of Finely Dispersed Chromite on the Physicochemical and Mechanical Properties of Modified Epoxy Composites / Russ. J. Appl. Chem. 2018. Vol. 91. P. 1758 – 1766. DOI: 10.1134/S1070427218110046

23. Mostovoy A. S., Kurbatova E. A. Controlling the Properties of Epoxy Composites Filled with Brick Dust / Russ. J. Appl. Chem. 2017. Vol. 90. Issue 2. P. 267 – 276. DOI: 10.1134/S1070427217020173

24. Polovina O., Gorelov B., Gorb A., Nadtochiy A., Starokadomsky D., Kuryliuk V., Sigareva N. Epoxy filled with bare and oxidized multi-layered graphene nanoplatelets: a comparative study of filler loading impact on thermal properties / J. Mater. Sci. 2019. Vol. 54. P. 1 – 20. DOI: 10.1007/s10853-019-03523

25. Starokadomsky D., Reshetnyk M., Ishenko A. Filling with the Graphene Nanoplates as a Way to Improve Properties of Epoxy-Composites for Industrial and Geophysical Machinery / Am. J. Phys. Appl. 2017. Vol. 5(6). P. 120 – 125.