Новые эпоксидные композиции с диэлектрическими и антистатическими свойствами для огнезащиты древесины и покрытий по металлам | Статья в журнале «Молодой ученый»

Библиографическое описание:

Мостовой А. С., Никифоров А. В., Леденев А. Н., Курбатова Е. А., Панова Л. Г. Новые эпоксидные композиции с диэлектрическими и антистатическими свойствами для огнезащиты древесины и покрытий по металлам // Молодой ученый. — 2015. — №24.1. — С. 46-48. — URL https://moluch.ru/archive/104/24046/ (дата обращения: 23.04.2019).



 

Эпоксидные смолы, обладая комплексом положительных технологических свойств (хорошая совместимость с большинством наполнителей, широкий температурный интервал отверждения – от 0 до 200 0С, большой выбор отвердителей, низкая усадка при отверждении, хорошая адгезия к большинству материалов) и эксплуатационных свойств (устойчивость к коррозии, химическая стойкость, низкая плотность и достаточно высокий уровень деформационно-прочностных свойств), незаменимы в качестве клеев, покрытий, компаундов, используемых в различных отраслях промышленности, в том числе, определяющих технический уровень развития страны [1-3].

Модификациям эпоксидных матриц, обеспечивающих создание эпоксидных компаундов. Используемых в том числе и в качестве покрытий по древесине и металлу с повышенным комплексом свойств, пониженной горючестью, повышенными надежностью и долговечностью посвящена данная работа.

В качестве модификаторов эпоксидной смолы, отверждаемой полиэтиленполиамином (ПЭПА) применялись: фосфорсодержащий диметилакрилат (ФОМ-2) (ТУ 6-02-3-388-88), трихлорэтилфосфат (ТХЭФ), полифосфат аммония (АРР-2), хлористый аммоний (ХА), терморасширенный графит (ТРГ) (ТУ 5728-006-13267785), технический графит (сажа) (ГОСТ 18307-78), а также модифицированные отходы обмолота проса (МОП) [2].

Были получены образцы древесины с огнестойкими покрытиями, содержащими в масс.ч.: ЭД-20+30NH4Cl+5ТРГ+30ФОМ+25ПЭПА и ЭД-20+30NH4Cl+5ТРГ+30ТХЭФ+

15ПЭПА.

Определением показателей горючести установлено, что в пламени газовой горелки горение образцов древесины с покрытием не поддерживается. Покрытие древесины начинает вспениваться и образуется кокс. Под снятым слоем кокса сохраняется структура древесины, находящаяся под покрытием.

При определении скорости распространения пламени по поверхности неогнезащищенной и огнезащищенной древесины установлено, что древесина без покрытия загорается при поднесении пламени газовой горелки через 15 секунд и после удаления газовой горелки горение продолжается. Пламя распространяется в продольном и поперечном направлении со скоростью 30 мм/мин. На огнезащищенной древесине загорание происходит через 65 секунд, поверхность покрытия подвспенивается (15×15 мм) и пламя после удаления источника зажигания самозатухает через 6 секунд.

Аналогичные испытания были проведены для образцов металла с предложенными покрытиями. В пламени спиртовки покрытие металла начинает вспениваться и образует кокс. Потери массы составляют 0,62-0,69%.

Вследствие того, что разработанные составы предлагается наносить в качестве теплоизолирующих, огнезащитных покрытий по металлу, например, защищать емкости хранения или цистерны для перевозки пожароопасных жидкостей, то им необходимо придать антистатические свойства, чтобы предотвратить накапливание статического электричества.

Придание эпоксидной композиции электропроводящих свойств осуществлялось введением наполнителей. Электропроводящие свойства в полимере проявляются при образовании в нем частичками наполнителя цепочечных структур. Облегчение образования таких структур достигается за счет уменьшения взаимодействия между макромолекулами полимера, между частицами наполнителя, между полимером и наполнителем. Для этих целей использовали гибридные наполнители, один из которых не является электропроводящим (АРР-2, ХА), а в качестве электропроводящего использовали графитовые наполнители. Это позволило, даже при небольших количествах электропроводящего наполнителя (5 масс.ч.), добиться значительного снижения удельного сопротивления и отнести разработанные полимерные составы к классу антистатических материалов, табл.1.

Таблица 1

Электрические свойства модифицированных эпоксидных композиций

Состав композиций, масс. ч., отвержденных 15 масс.ч. ПЭПА

Удельное сопротивление

объемное, ρυ, Ом·м

поверхностное, ρS, Ом

ЭД-20

2,16·1015

8,16·1014

ЭД-20+30NH4Cl+5ТРГ+30ФОМ

3,4·104

8,0·106

ЭД-20+30АРР-2+5ТРГ+30ФОМ

8,9·105

1,8·108

ЭД-20+30АРР-2+5сажа+30ФОМ

2,4·108

4,5·109

ЭД-20+30NH4Cl+5ТРГ+30ТХЭФ

3,9·103

3,3·105

 

Вследствие разности структур частиц наполнителей электропроводимость материалов существенно различается, так у составов, содержащих ТРГ она на 3-4 порядка меньше, чем у содержащих, в таком же количестве, сажу.

Другим направлением исследования было использование МОП в качестве наполнителя эпоксидной композиции.

В связи с тем, что МОП является углеродсодержащим наполнителем, оценивалось его влияние на электрические свойства эпоксидного композита. Определение удельного сопротивления составов, наполненных МОП, измельченной в течение 30 минут на планетарной мельнице, показало, что эпоксидные композиции на их основе относятся к классу диэлектриков, табл.2.

Таблица 2

Влияние содержания МОП и температуры термообработки на удельное объемное электрическое сопротивление эпоксидных композитов состава

 70ЭД-20+30ТХЭФ+15ПЭПА

Содержание МОП, масс.ч

Температура термообработки, С

Удельное объемное электрическое

сопротивление, Ом•м

10

450

0,8•109

40

450

0,5•109

10

700

1,3•108

40

700

0,4•108

 

Направленное регулирование электропроводности может быть достигнуто при использовании частиц с большей степенью дисперсности. Исходя из того, что частицы сажи. широко используемые в качестве функционального наполнителя, придающего композиту электрическую проводимость, имеют размеры в пределах 1-10 нм, нами для уменьшения размеров МОП измельчалась в планетарной мельнице (соотношение частиц и измельчающих шаров 1:30) в течение 150 минут, что позволило обеспечить размер частиц оболочки от 100 до 200 нм. При наполнении такими частицами и совмещении компонентов с использованием ультразвукового диспергирования композиты приобретают антистатические свойства, табл.3.

Таблица 3

Влияние содержания МОП и температуры термообработки на удельное объемное электрическое сопротивление эпоксидных составов, масс.ч.

70ЭД-20+30ТХЭФ+15ПЭПА

Температура термообработки

Содержание МОП, масс.ч

Удельное объемное электрическое сопротивление, Ом•м

700

10

4,7•106

20

1,1•106

40

8•105

Для составов с антистатическими свойствами исследованы физико-механические показатели. Выявлено, что уменьшение размеров частиц до 100-200 нм и совмещение наполнителя с эпоксидным составом при ультразвуковом воздействии обеспечивают повышение физико-механических и теплофизических свойств композитов, табл.4.

Таблица 4

Физико-механические и теплофизические свойства эпоксидных композитов

Состав, масс.ч

Ударная вязкость, кДж/м2

Твердость по Шору, Шкала Д

Теплостойкость по Вика, оС

Категория стойкости к горению

70ЭД-20+30ТХЭФ+10МОП+15ПЭПА

25

64

Более 200

ПВ-0

70ЭД-20+30ТХЭФ+20МОП+15ПЭПА

21

68

Более 200

ПВ-0

70ЭД-20+30ТХЭФ+40МОП+15ПЭПА

16

70

Более 200

ПВ-0

 

Исследованием таких образцов на устойчивость к горению в соответствии с ГОСТ 28157-89 установлено, что суммарное время горения образцов на воздухе после первого поднесения пламени составило 3-5 сек, а после второго поднесения суммарное время горения и тления составило 18 сек, следовательно, такие образцы можно отнести к категории стойкости к горению ПВ-0 (трудносгораемые), так как к этой категории относятся материалы, для которых суммарное время горения и тления образца после второго приложения пламени меньше 30 сек, а время горения образца после каждого приложения пламени меньше 10 сек.

Таким образом, получены составы, обеспечивающие придание эпоксидным полимерам диэлектрических, антистатических свойств и пониженной горючести, которые предлагается использовать для огнезащиты древесины и для покрытия по металлу.

 

Литература:

  1. Мостовой А.С. Разработка новых пожаробезопасных эпоксидных композитов с повышенным комплексом механических свойств / Мостовой А.С., Плакунова Е.В., Панова Л.Г. // Вопросы современной науки и практики. Университет им. В.И. Вернадского. – 2012. – С43. – C. 37-40.
  2. Никифоров А.В. Исследование влияния модифицирования на свойства отходов обмолота проса и эпоксидных композитов / Никифоров А.В., Свешникова Е.С., Панова Л.Г. // Известия ЮФУ. Технические науки. – 2013. - № 8. – C. 71-76.
  3. Мостовой А.С. Исследование процессов при пиролизе и горении модифицированных эпоксидных полимеров / А.С. Мостовой, Л.Г. Панова, А.А. Санукова, Е.В. Плакунова // Известия ЮФУ. Технические науки. – 2013. – № 8. – C. 17-21.
Основные термины (генерируются автоматически): температура термообработки, газовая горелка, удельное объемное электрическое сопротивление, свойство, суммарное время горения, эпоксидная композиция, удельное сопротивление, планетарная мельница, огнезащищенная древесина, влияние содержания.


Похожие статьи

Исследование свойств эпоксидных композиций на основе...

Рис.3. Влияние температуры термообработки и физико-химической модификации.

Анализ электрофизических свойств полученных композитов показал, что показатель удельного объемного электрического сопротивления при введении МОГ в качестве наполнителя...

Исследование электрических свойств композитного углеродного...

электрическое сопротивление, температурная зависимость, нить, область температур, модуль упругости, материал, волокно, конструкционный материал, углеродная нить, удельное сопротивление.

Стеклокерамические покрытия на основе карбосилицида титана...

Изучено влияние скорости нагрева, количества Ti3SiC2 на температуру максимума процесса и электрическое сопротивление покрытия.

Основные термины (генерируются автоматически): электрическое сопротивление покрытия, температура максимума, увеличение содержания...

Эпоксидные компаунды, наполненные дисперсным минеральным...

Выявленное влияние дисперсного базальта на пиролиз эпоксидной смолы проявляется и в поведении материала при горении на воздухе.

Новые эпоксидные композиции с диэлектрическими и антистатическими свойствами для огнезащиты древесины и покрытий по...

Влияние структурных изменений при высокотемпературном...

Удельная поверхность, м2/г.

В то же время высокая температура спекания (2300-2400 °С), сохранение открытой пористости за счет получения крупных зерен порошка и увеличения времени спекания способствуют

Влияние дефектов на физические свойства кристаллов.

Магнитомягкие композиционные материалы на основе железа

При этом они имеют сравнительно небольшие потери на вихревые токи и высокое удельное электрическое сопротивление.

Анализ литературных данных показывает, что разрабатываемые материалы подвергаются термообработке при температурах ниже 800 °С...

Влияние состава наполнителей на свойства полимерных...

В общей массе полимерных отходов основной удельный вес занимает

Выбор тех или иных добавок для создания композиции, отвечающей требованиям, связан с их влиянием на ее

При содержании наполнителя выше оптимального многие свойства композита ухудшаются.

Получение и свойства теплоизоляционных материалов...

1. Моноаммонийфосфат (МАФ) с содержанием основного вещества 99,8 %. По технологическим условиям получения МАФ обладает повышенной влажностью, что может иметь негативное влияние на огнезащитную эффективность композиции.

Похожие статьи

Исследование свойств эпоксидных композиций на основе...

Рис.3. Влияние температуры термообработки и физико-химической модификации.

Анализ электрофизических свойств полученных композитов показал, что показатель удельного объемного электрического сопротивления при введении МОГ в качестве наполнителя...

Исследование электрических свойств композитного углеродного...

электрическое сопротивление, температурная зависимость, нить, область температур, модуль упругости, материал, волокно, конструкционный материал, углеродная нить, удельное сопротивление.

Стеклокерамические покрытия на основе карбосилицида титана...

Изучено влияние скорости нагрева, количества Ti3SiC2 на температуру максимума процесса и электрическое сопротивление покрытия.

Основные термины (генерируются автоматически): электрическое сопротивление покрытия, температура максимума, увеличение содержания...

Эпоксидные компаунды, наполненные дисперсным минеральным...

Выявленное влияние дисперсного базальта на пиролиз эпоксидной смолы проявляется и в поведении материала при горении на воздухе.

Новые эпоксидные композиции с диэлектрическими и антистатическими свойствами для огнезащиты древесины и покрытий по...

Влияние структурных изменений при высокотемпературном...

Удельная поверхность, м2/г.

В то же время высокая температура спекания (2300-2400 °С), сохранение открытой пористости за счет получения крупных зерен порошка и увеличения времени спекания способствуют

Влияние дефектов на физические свойства кристаллов.

Магнитомягкие композиционные материалы на основе железа

При этом они имеют сравнительно небольшие потери на вихревые токи и высокое удельное электрическое сопротивление.

Анализ литературных данных показывает, что разрабатываемые материалы подвергаются термообработке при температурах ниже 800 °С...

Влияние состава наполнителей на свойства полимерных...

В общей массе полимерных отходов основной удельный вес занимает

Выбор тех или иных добавок для создания композиции, отвечающей требованиям, связан с их влиянием на ее

При содержании наполнителя выше оптимального многие свойства композита ухудшаются.

Получение и свойства теплоизоляционных материалов...

1. Моноаммонийфосфат (МАФ) с содержанием основного вещества 99,8 %. По технологическим условиям получения МАФ обладает повышенной влажностью, что может иметь негативное влияние на огнезащитную эффективность композиции.

Задать вопрос