ТРАНСПОРТНІ ТЕХНОЛОГІЇ У КОНТЕКСТІ ВІДНОВЛЕННЯ СУДНОВИХ ВАНТАЖНИХ МЕХАНІЗМІВ НОВІТНІМИ МОДИФІКОВАНИМИ ЕПОКСИПЛАСТАМИ
DOI:
https://doi.org/10.18372/2310-5461.63.18944Ключові слова:
композит, теплостійкість, модифікатор, деструкція, властивостіАнотація
Розвиток транспортних технологій на сьогодні обумовлює необхідність не лише створення основ оптимального технічного використання засобів транспорту, їх технічної експлуатації, але й технічного обслуговування і ремонту. Одним із основних завдань транспортних технологій є пошук нових перспективних наукових напрямів та їх впровадження у практику, а також забезпечення ефективного застосування новітніх технологій та інноваційних методів для формування чи відновлення об’єктів водного транспорту. У цьому плані перспективним є застосування полімерних композитів на основі епоксидної смоли. Вони відрізняються покращеними показниками адгезійних та когезійних властивостей порівняно з іншими відомими олігомерами, що визначає широкий спектр їх застосування на водному транспорті.
З метою поліпшення властивостей адгезивів на основі епоксидної матриці у неї на початковій стадії формування вводять добавки різної фізичної природи. У роботі досліджено вплив модифікатора d-аскорбінової кислоти на теплофізичні властивості епоксипластів для отримання матеріалу, призначеного для відновлення суднових вантажних механізмів. За динамікою теплостійкості від концентрації d-аскорбінової кислоти визначено оптимальний вміст добавки у епоксидному компаунді, який становить 1,25…1,50 мас.% на 100 мас.% епоксидної смоли. Уведення у епоксидний олігомер модифікатора забезпечує отримання композитів з максимальними значеннями теплостійкості серед усіх досліджуваних матеріалів. При цьому значення теплостійкості зростають від 341 К (для епоксидної матриці) до 352…354 К.
Обґрунтовано механізм підвищення теплостійкості епоксидної матриці у присутності модифікатора, який передбачає взаємодію епоксидної смоли з добавкою і твердником внаслідок перебігу хімічних реакцій. У результаті перебігу реакцій структуроутворення компаунду на основі епоксидного олігомеру та модифікатора у присутності поліетиленполіаміну виникають в основному міцні хімічні зв’язки типу С-О, NН2, О-NН2, N=О, N-О-Н, С=N, які значною мірою обумовлюють підвищення показників когезійної міцності новостворених модифікованих епоксидних матриць. Зазначимо, що саме показники когезійної міцності матриці визначають теплостійкість матеріалу в умовах впливу підвищених температур.
Встановлено, що максимальні показники температури склування (333 К) спостерігали для модифікованого матеріалу, який містить d-аскорбінову кислоту у кількості 1,5 мас.%. За такого вмісту добавки спостерігали максимальні значення як теплостійкості, так і температури склування порівняно з вихідною епоксиматрицею (327 К). Саме за такої концентрації модифікатора при зшиванні компаунду формується максимально зшита структурна сітка аморфного полімеру з найбільшою кількістю хімічних зв’язків.
Посилання
Abass A. Olajire Recent advances on organic coating system technologies for corrosion protection of offshore metallic structures. Journal of Molecular Liquids. 269, 572-606 (2018) doi.org/10.1016/j.molliq.2018.08.053
Sapronov O., Buketov A., Kim B., Vorobiov P., Sapronova L. Increasing the Service Life of Marine Transport Using Heat-Resistant Polymer Nanocomposites. Materials. 17, 1503 (2024) doi.org/ 10.3390/ma17071503
Buketov A.V., Shulga Yu.M., Fesenko I.P., Bezbakh O.M., and Pastukh O.A. Increasing the Lifetime of Water Transportation Vehicles by Using Multifunctional Composites with a Polymer Matrix, Ultradisperse Diamond, and Discrete Fibrous Filler. Journal of Superhard Materials. 46 (1), 40–54 (2024) DOI: 10.3103/S1063457624010027
Momber A., Irmer M., Gluck N. Performance characteristics of protective coatings under low-temperature offshore conditions. Part 2: Surface status, hoarfrost accretion and mechanical properties, Cold Reg. Sci. Technol. 127, 109-114 (2016) DOI:10.1016/j.coldregions.2016.04.
Mohan P. A critical review. The modification, properties, and applications of epoxy resins. Polym. Plast. Technol. Eng. 52, 107–125. (2012) doi.org/10.1080/03602559.2012.727057
Paluvai N.R., Mohanty S., Nayak S.K. Synthesis and Modififications of Epoxy Resins and Their Composites: A Review. Polymer-Plastics Technology and Engineering. 53. 1723–1758 (2014) DOI:10.1080/03602559.2014.919658
Farzana H., Mehdi H. Review article, Polymer matrix nanocomposites, processing, manufacturing, and application: An overview. J. Compos. Mater. 40, 1511–1575 (2006) DOI:10.1177/0021998306067321
Hongbo G., Jiang G., Qingliang H., Sruthi T., Xingru Y., Yudong H., Henry A.C., Suying W., Zhanhu G. Flame-retardant epoxy resin nanocomposites reinforced with polyaniline-stabilized silica nanoparticles. Indu. Eng. Chem. Res. 52, 7718–7728 (2013) doi.org/10.1021/ie400275n
Cho Soo Hyoun, Scott R., Paul V. Self‐healing polymer coatings. Advanced Materials. 21 (6), 645-649 (2009) doi.org/10.1002/adma.200802008
Shaffer E.O., McGarry F.J., Lan Hoang. Designing reliable polymer coatings. Polymer Engineering & Science. 36 (18), 2375-2381 (1996) doi.org/10.1002/pen.10635
Momber A., Irmer M., Gluck N. Performance characteristics of protective coatings under low-temperature offshore conditions. Part 1: Experimental set-up and corrosion protection performance, Cold Reg. Sci. Technol. 127, 109-114 (2016) DOI:10.1016/j.coldregions.2016.04.
Diniz F.B., De Andrade G.F., Martins C.R., De Azevedo W.M. A comparative study of epoxy and polyurethane based coatings containing polyaniline-DBSA pigments for corrosion protection on mild steel. Prog. Org. Coat. 76 (5), 912-916 (2013) doi.org/10.1016/j.porgcoat.2013.02.010
Zhou C., Lu X., Xin Z., Liu J., Zhang Y. Hydrophobic benzoxazine-cured epoxy coatings for corrosion protection. Prog. Org. Coat. 76, 1178-1183 (2013) DOI:10.1016/j.porgcoat.2013.03.013
Verma S., Mohanty S., Nayak S. A review on protective polymeric coatings for marine applications. Journal of coatings technology and research. 16, 307-338 (2019) DOI:10.1007/s11998-018-00174-2
Akimov A.V., Buketov A.V., Sapronov A.A., Yakushchenko S.V., Smetankin S.A. Development of polymer composites with improved thermophysical properties for shipbuilding and ship repair. Composites: Mechanics, Computations, Applications. 10(2), 117-134 (2019) doi: 10.1615/CompMechComputApplIntJ.2018026989
Brailo M., Buketov A., Yakushchenko S., Vynar V., Kobelnik O. The investigation of tribological properties of epoxy-polyether composite materials for using in the friction units of means of sea transport. Materials Performance and Characterization. 7(1), 275–299 (2018) doi:10.1520/MPC20170161 / available online atwww.astm.org).
Buketov A., Sapronov O., Brailo M.,... Sapronova A., Sotsenko V. The use of complex additives for the formation of corrosion- and wear-resistant epoxy composites. Advances in Materials Science and Engineering. 8183761 (2019) doi.org/10.1155/2019/8183761
Buketov A.V., Sapronov O.O., Brailo M.V. Investigation of the Physico-Mechanical and Thermophysical Properties of Epoxy Composites with a Two-Component Bidisperse Filler. Strength of Materials. 46(5), 717–723 (2014) doi: 10.1007/s11223-014-9605-z
Stukhlyak P.D., Buketov A.V., Panin S.V., Maruschak P.O., Moroz K.M., Poltaranin M.A., Vukherer T., Kornienko L.A., Lyukshin B.A. Structural fracture scales in shock-loaded epoxy composites. Physical Mesomechanics. 18 (1), 58-74 (2015) doi.org/10.1134/S1029959915010075.
