Композиты эпоксиполимера с 50 мac.% гипса, цемента и мела: оценка физико-механических свойств, химической стойкости и микроструктуры

Abstract

Актуальность исследования высоконаполненных эпоксидных композитов с дешёвыми наполнителями обусловлена удорожанием эпоксидных смол и высоким спросом на подобные композиты со стороны ряда отраслей. В качестве модельных высоконаполненных композитов взяты смеси с 50 мас.% гипсов (3–5 марок), цемента и мела. Установлено образование в сетке композита дополнительных структур наполнителя, которые отнесены к продуктам кристаллизации гипсов и цемента под дейтвием примесной и атмосферной воды. Исследование прочности наполненных композитов показало существенный рост прочности при изгибе (в 2–2,3 раза, для наполнения мелом – в 1,4 раза), адгезии при отрыве (для гипсов), а в случае с цементом – также и на сжатие (на 10–12 %) и адгезию при сдвиге. Стойкость к истиранию снижается во всех исследованных случаях (на 10–20 %). Наименее выражены усиливающие эффекты при наполнении мелом, что можно объяснить его гигроскопичностью и неспособностью формировать собственные водоотверждаемые структуры в композите. Стойкость к физически агрессивной среде (на примере ацетона) после наполнения существенно вырастает во всех случаях наполнения.

Актуальність дослідження високонаповнених епоксидних композитів із дешевими наповнювачами зумовлена подорожчанням епоксидних смол і високим попитом на такі композити з боку низки галузей. Як модельні високонаповнені композити взято суміші з 50 мас.% гіпсів (3–5 марок), цементу і цегли. Встановлено утворення у сітці композиту додаткових структур наповнювача, які віднесено до продуктів кристалізації гіпсів і цементу під дією домішкової та атмосферної води. Дослідження міцності наповнених композитів показало суттєве зростання міцності на згин (у 2–2,3 разу, для наповнення крейдою – в 1,4 разу), адгезії при відриві (для гіпсів), а у випадку з цементом – також і на стиск (на 10–12 %) та адгезію при зсуві. Стійкість до стирання знижується в усіх досліджених випадках (на 10–20 %). Найменш вираженими є посилюючі ефекти при наповненні крейдою, що можна пояснити його гігроскопічністю та нездатністю формувати власні водоотверджувані структури у композиті. Стійкість до фізично агресивного середовища (на прикладі ацетону) після наповнення істотно зростає в усіх випадках наповнення.

An actuality of investigations for epoxide composites with inexpensive fillers is a result in rise in the cost of epoxy resin and merchantability to such composites from the side of different industry. As a model high-compounded composites were taken the mixes with 50 mass.% gypsum (3–5 grades), cement and chalk. Formation of additional structures of filler in composite net which can be considered as products of crystallization of gypsum and cement under influence of water admixtures have been established. Investigations of durability for filled composites were shown essential increase of durability under bend (2–2.3 times for gypsum and 1.4 times for chalk), adhesion under tearing (for gypsum) as well as under pressing (10–12 %) for cement and adhesion under shear. Durability into attrition decreases under all the investigated cases (10–20 %). Effects are minimal under filling by chalk through its hygroscopicity and inability to form own hardening structures in composite. Stability in aggressive media (on the example of acetone) after filling increase in all the cases of filling.