Стойкость радиационно-защитных серных композитов к воздействию агрессивных сред | Статья в журнале «Молодой ученый»

Авторы: , ,

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №3 (62) март 2014 г.

Дата публикации: 23.02.2014

Статья просмотрена: 24 раза

Библиографическое описание:

Антонова Е. А., Болтышев С. А., Данилов А. М. Стойкость радиационно-защитных серных композитов к воздействию агрессивных сред // Молодой ученый. — 2014. — №3. — С. 253-256. — URL https://moluch.ru/archive/62/9395/ (дата обращения: 18.07.2018).

Долговечность серных композиционных материалов специального назначения [1] определяется их способностью сопротивляться деструктивному воздействию агрессивных факторов. Необратимые изменения в композите сопровождаются структурными преобразованиями, приводящими к снижению его качественных показателей; интенсивность деструкции зависит от соотношения скоростей диффузии и химической реакции; проницаемости материала, смачиваемости его поверхности агрессивной средой, концентрации химически активных веществ и др.

В работе основное внимание уделяется исследованиям стойкости радиационно-защитных серных композитов в растворах кислот, щелочей и солей, а также водостойкости и водопоглощения.

Стойкость радиационно-защитных серных композитов в растворах кислот, щелочей и солей зависит от рецептурных факторов, определяющих структуру материала (от вида, количества и удельной поверхности дисперсной фазы и др.).

При экспериментальном определении стойкости композитов для защиты от ионизирующего излучения образцы после их изготовления выдерживались в течение 7 суток в комнатных условиях, а затем помещали в герметичные емкости, содержащие агрессивные среды (меняли через каждые 15 суток). При моделировании использовались:

-          раствор соляной кислоты с рН=1 для кислой среды (рис.1 а);

-          5 %-ный раствор MgSO4 для среды, содержащей ионы Mg+2 и SO4–2 (рис.1 b);

-          5 %-ный раствор NaCl для среды, содержащей ион Cl-1 (рис.1 c);

приводятся результаты для четырех видов образцов (составы в табл.1).

Устойчивость композитов в агрессивных средах оценивалась по коэффициенту стойкости (отношение прочности материала после пребывания в агрессивной среде к первоначальной).

а)

С-ая к-та мастик.wmf

b)

Магнезия мастик.wmf

c)

Соль мастика.wmf

Рис. 1. Зависимость коэффициента стойкости серных мастик от продолжительности экспозиции: а)- в соляной кислоте, б) — в 5 %-ном растворе MgSO4, с)- в 5 %-ном раствореNaCl

Таблица 1

Составы композиций

№ композиции

Содержание компонентов, мас. %

Сера

Барит

Ферроборовый шлак

№ 1

47,0

53,0

№ 2

41,7

58,3

№ 3

36,8

63,2

№ 4

37,7

62,3

Оказалось, что наибольшее снижение прочности серных композитов, наполненных баритом и ферроборовым шлаком, наблюдается при экспозиции образцов в растворе соляной кислоты. По-видимому, это объясняется протеканием химического взаимодействия между наполнителем и кислотой, приводящим к образованию водорастворимых соединений (с ростом степени наполнения мастик на барите коэффициент интенсивности влияния агрессивной среды увеличивается). Мастики на ферроборовом шлаке оказались более устойчивыми к воздействию соляной кислоты.

Водостойкость и водопоглощение тяжелых серных композитов определялись для образцов мастичного состава размером 20´20´20 мм, содержащих барит и ферроборовый шлак при =0,35…0,55; барит имел удельную поверхность 250 м2/кг, а ферроборовый шлак — Sуд=150 м2/кг.

Для всех исследованных составов процесс водопоглощения практически прекращался через 180…200 суток экспозиции образцов в воде.

Водопогл мастик.wmf

Рис. 2. Кинетика водопоглощения радиационно-защитных серных мастик

Кинетика водопоглощения имеет экспоненциальный вид:

;

коэффициент а соответствует максимальному водопоглощению, а коэффициент b характеризует скорость сорбции воды материалом (табл.2).

Таблица 2

Значения эмпирических коэффициентов

Состав

Эмпирические коэффициенты

а

b

№ 1

1,650

0,0070

№ 2

2,396

0,0081

№ 3

2,888

0,0101

№ 4

1,054

0,0071

С повышением содержания серы в мастиках на барите происходит снижение водопоглощения материала (составы № 1…3; объясняется гидрофобностью серы). Более низкое водопоглощение мастик на ферроборовом шлаке, содержащих наименьшее количество серы (объясняется более плотной структурой мастик). Скорость сорбции воды (определяется коэффициентом диффузии) для этих мастик выше (объясняется уменьшением содержания серы и повышением дефектности структуры материала).

Водостойкость серных композитов определяли по изменению прочности (рис.3).

Водостойк мастик.wmf

Рис. 3. Коэффициент водостойкости серных мастик от продолжительности экспозиции

Она оказалась выше аналогичного показателя для бетона, что объясняется более глубоким проникновением воды в структуру материала.

Разработанные материалы конкурентоспособны на международном рынке, экспонировались на ряде международных и всероссийских выставок и отмечены дипломами и медалью РААСН.

Литература:

1.         Королев Е. В., Баженов Ю. М., Альбакасов А. И. Радиационно-защитные и химически стойкие серные строительные материалы. — Пенза, Оренбург: ИПК ОГУ, 2010. − 364 с.

2.         Баженов Ю. М., Гарькина И. А., Данилов А. М., Королев Е. В. Системный анализ в строительном материаловедении: монография — М.: МГСУ: Библиотека научных разработок и проектов. -2012. — 432 с.

3.         Данилов А. М., Гарькина И. А. Современная общая методология идентификации систем: Моделирование свойств материалов / Региональная архитектура и строительство. № 1 (8), 2010. с.11–14.

4.         Будылина Е. А., Гарькина И. А., Данилов А. М. Моделирование с позиций управления в технических системах / Региональная архитектура и строительство. –2013. — № 2 (16). — С. 138–142.

5.         Данилов А. М.,, БолтышевС.А., Петренко В. О. Многокритериальный синтез эпоксидного композита повышенной плотности / Молодой ученый. -2013. — № 12. –С.119–121.

Основные термины (генерируются автоматически): соляная кислота, агрессивная среда, структура материала, скорость сорбции воды, раствор кислот, продолжительность экспозиции, композит, Кинетика водопоглощения, барит, удельная поверхность.


Похожие статьи

Исследование химической стойкости серных композитов на...

Кинетика водопоглощения таких материалов имеет классический вид и описывается функцией вида

Химическую стойкость серных композитов определяли по изменению прочности после 180 суток экспозиции образцов в агрессивной среде.

Исследование кинетики водопоглощения мелкозернистого бетона

Кинетика водопоглощения бетона в реальных условиях переменного насыщения материала водой определяет степень заполнения пор жидкой фазой до начала замораживания и, наряду со скоростью замораживания, определяет интенсивность деструктивных процессов.

Материалы и реагенты для приготовления промывочных...

Электролиты — водные растворы щелочей, кислот и солей, проводящих электрический ток. Действие электролитов основано на изменении свойств связанной и свободной воды в глинистом растворе, что приводит к изменению структурных свойств растворов.

Сорбция паров воды и поровые характеристики полученных...

Пары воды являются активным сорбатом по отношению ко многим полимерным материалам, что особенно ярко проявляется в полимерах

Для расчета удельной поверхности сорбентов, для которых характерны S-образные изотермы сорбции, использовали уравнение БЭТ.

Адсорбция как эффективный способ очистки промышленных...

ОАУВ с высокой эффективностью поглощают соединения хрома из водного раствора, благодаря своей высокой пористой удельной поверхности.

Амидные группы способны гидролизоваться с образованием кислоты или её соли в концентрированных растворах сильных кислот и...

Синтез мезоструктурированного материала nCr2O3/SBA-15 и его...

Рис.1. Дифференциально-термический анализ SBA-15. Спектр ИК-поглощения SBA-15 имеет форму, близкую к экспериментальной для оксида кремния.

Пик при 1640 см-1 является деформационным колебанием связи O-H воды на поверхности материала (Рис.2).

Проектирование системы автоматизации процесса сорбции...

Повышение кислотности продуктивных растворов (ПР) приводит к ухудшению сорбции урана [2].

– обеспечение безопасных условий работы и обслуживания; – осуществление мер по охране окружающей среды.

Извлечение скандия, тория и РЗЭ фосфиноксидом...

Определение электропроводности неводных и смешанных сред, содержащих ионы различных металлов. Извлечение короткоцепочечных жирных кислот из водных растворов метил-трет-бутиловым эфиром. Изучение комплексообразования скандия (III) с азореагентами в...

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

Исследование химической стойкости серных композитов на...

Кинетика водопоглощения таких материалов имеет классический вид и описывается функцией вида

Химическую стойкость серных композитов определяли по изменению прочности после 180 суток экспозиции образцов в агрессивной среде.

Исследование кинетики водопоглощения мелкозернистого бетона

Кинетика водопоглощения бетона в реальных условиях переменного насыщения материала водой определяет степень заполнения пор жидкой фазой до начала замораживания и, наряду со скоростью замораживания, определяет интенсивность деструктивных процессов.

Материалы и реагенты для приготовления промывочных...

Электролиты — водные растворы щелочей, кислот и солей, проводящих электрический ток. Действие электролитов основано на изменении свойств связанной и свободной воды в глинистом растворе, что приводит к изменению структурных свойств растворов.

Сорбция паров воды и поровые характеристики полученных...

Пары воды являются активным сорбатом по отношению ко многим полимерным материалам, что особенно ярко проявляется в полимерах

Для расчета удельной поверхности сорбентов, для которых характерны S-образные изотермы сорбции, использовали уравнение БЭТ.

Адсорбция как эффективный способ очистки промышленных...

ОАУВ с высокой эффективностью поглощают соединения хрома из водного раствора, благодаря своей высокой пористой удельной поверхности.

Амидные группы способны гидролизоваться с образованием кислоты или её соли в концентрированных растворах сильных кислот и...

Синтез мезоструктурированного материала nCr2O3/SBA-15 и его...

Рис.1. Дифференциально-термический анализ SBA-15. Спектр ИК-поглощения SBA-15 имеет форму, близкую к экспериментальной для оксида кремния.

Пик при 1640 см-1 является деформационным колебанием связи O-H воды на поверхности материала (Рис.2).

Проектирование системы автоматизации процесса сорбции...

Повышение кислотности продуктивных растворов (ПР) приводит к ухудшению сорбции урана [2].

– обеспечение безопасных условий работы и обслуживания; – осуществление мер по охране окружающей среды.

Извлечение скандия, тория и РЗЭ фосфиноксидом...

Определение электропроводности неводных и смешанных сред, содержащих ионы различных металлов. Извлечение короткоцепочечных жирных кислот из водных растворов метил-трет-бутиловым эфиром. Изучение комплексообразования скандия (III) с азореагентами в...

Задать вопрос