Улучшение свойств ремонтных составов на основе растворов полимеров применением модифицирующих добавок

Работа выполнена при финансовой поддержке гранта Президента Российской Федерации для государственной поддержки молодых российских ученых (2018-2019 гг).

Аннотация. Для повышения надежности ремонтных составов на основе растворов полимеров необходимо выбрать материал и концентрацию модифицирующих добавок, при которой формируются наилучшие эксплуатационные свойства.

Ключевые слова: полимерные материалы, раствор, эксплуатационные свойства, модифицирующие добавки.

Для оценки структурно-механических характеристик полимерных композитов применялся метод определения ударной вязкости.

Исследования показали, что добавка порошка алюминия сильно снижает значение ударной вязкости (рисунок 1). И только комплексное воздействие порошка аллюминия и АБС-пластика поднимают значение ударной вязкости до 50% от соответствующей величины исходного материала

Рисунок 1. Диаграмма изменения ударной вязкости системы АБС-пластика + Аl

Исследование прочности полимерных композитов в условиях срезывающих напряжений.

Оценивая физико-механические показатели в условиях напряжений сдвига полимерных композитов, следует отметить повышение прочностных характеристик при внесении модифицирующих добавок. На следующем графике (рисунок 2) представлена диаграмма изменения прочности в условиях срезывающих напряжений τ_ср композиций АБС-пластика + Аl, из графика видно, что наибольшую прочность имеет композиция АБС-пластика +1,5 % Аl.

Исследование диффузионных свойств полимерных композитов на основе АБС-пластика показало, что введение даже незначительных количеств добавок Аl существенно влияет на сорбционные свойства полимерных композиционных материалов, в том числе и на максимальное водопоглощение.

Рисунок 2. Диаграмма изменения прочности в условиях среза τ_ср композитов АБС-пластика + Аl

Полученные данные (рисунок 3) свидетельствуют об уменьшении максимального влагопоглощения полимерным композитом АБС-пластика+ Аl с увеличением концентрации модифицирующей добавки, что объясняется сильно выраженными гидрофобными свойствами данной добавки.

Рисунок 3. Зависимость максимального водопоглощения полимерного композита АБС-пластика от массовой доли Аl

Значительный интерес при исследовании свойств полимерных композитов представляет метод микротвердости, который получил развитие при металлографических исследованиях. Применение этого метода связано с определением глубины и размеров микроотпечатковиндентора в виде алмазной пирамиды. Результаты испытания главным образом зависят от формы индентора и величины прикладываемой нагрузки (рисунок4.4). При этом измерение микротвердости производится при приложении весьма малых нагрузок, что делает этот метод также удобным при испытании полимеров и композитов на их основе. Микротвердость расширяет область изучения свойств полимерных нанокомпозитов, особенно в связи с их физической и структурной неоднородностью.

             0 %            0,1%           0,5%              1%              1,5%      

Рисунок 4. Концентрационные зависимости микротвердости композита АБС-пластика

При анализе концентрационной зависимости микротвердости от содержания добавки Аl было выявлено, что при небольшом содержании модифицирующей добавки (1,5) масс. частей на 100 масс. Частей полимера наблюдается увеличение величины микротвердости (рисунок 4).

Основываясь на вышеприведенных экспериментальных исследованиях изменения свойств полимерных композитов на основе TiB₂ можно сделать вывод, что наилучшей концентрацией модифицирующей добавки Аl является 1,5 % на 100 % АБС-пластика. Это подтверждено ударной вязкости, микротвердости, исследованием максимального напряжения в условиях срезывающих напряжений, и данными максимального водопоглощения.

Список литературы: