Полимерные строительные композиционные материалы для применения в широком диапазоне температур и агрессивных сред - Автореферат

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наукРабота выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждении науки «Байкальский институт природопользования Сибирского отделения Российской академии наук», г. Защита состоится на заседании диссертационного совета ДМ 212.039.01 при Восточно-Сибирском государственном университете технологий и управления по адресу: 670013, г. С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления. Ценные свойства пластмасс, из которых получают полимерные строительные материалы (малый объемный вес, хорошие прочностные характеристики, низкая теплопроводность, высокая химической стойкостью, легкость фиксации и герметизации мест соединений) значительно расширяют диапазон и масштабы их применения. Для достижения поставленной цели решались следующие задачи: · исследовать влияние строения полимеров на термические и технологические характеристики композиционных материалов; оптимизировать составы и условия получения композитов на основе синтетических и природных полимеров и олигомеров, изучить физико-механические свойства полученных материалов;На основании анализа литературных данных сделаны предпосылки для более глубокого теоретического и экспериментального изучения полимеров, получаемых совмещением полиамидов и гетероциклических полимеров, что позволяет получать соединения с сохранением комплекса ценных свойств обоих классов. Во второй главе описаны методы и технологии получения материалов и покрытий на основе полигетероариленов, в частности полибензимидазолов (ПБИ), полиамидобензимидазолов (ПАБИ) и их свойства. Рассмотрен метод получения полимеров и композитов при различном соотношении исходных мономеров. Для определения способности полимеров и пленочных материалов к эксплуатации в экстремальных условиях применяли метод экспериментального определения группы трудногорючих и горючих твердых веществ и материалов (ГОСТ 12.1.044-89). После термообработки при 150 °С в течение 4 ч для ПАБИ, содержащего алифатические цепочки, разрушающее напряжение при растяжении пленок возрастает до 100 МПА, для полимера с ароматической цепочкой - до 120 МПА, в то же время относительное удлинение при разрыве для алифатического и ароматического ПАБИ уменьшается с 40-60% до 12-15% и с 8-10 до 7-9% соответственно (табл.Установлено, что полученные полимерные материалы обладают более высокой (на 50-60 °С) термостойкостью, которая зависит от строения полимеров и повышается с увеличением доли ароматических фрагментов в молекулярной цепочке, в сравнении с промышленными аналогами. Разработаны способы получения композиционных пресс-материалов с добавками 1-10% угольной сажи, устойчивые к факторам холодного климата, резким перепадам температур, воздействию солнечной радиации, влаги, кислорода воздуха с сохранением своих прочностных характеристик и внешнего вида, что предполагает повышение надежности при эксплуатации и увеличение срока использования изделий в качестве изоляционных материалов в условиях криогенных температур.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. Установлено, что полученные полимерные материалы обладают более высокой (на 50-60 °С) термостойкостью, которая зависит от строения полимеров и повышается с увеличением доли ароматических фрагментов в молекулярной цепочке, в сравнении с промышленными аналогами. Пленки на основе таких материалов относятся к трудногорючим самозатухающим материалам средней воспламеняемости с пониженной горючестью, а продукты разложения не являются токсичными.

2. Установлено, что пленки на основе ПАБИ обладают высокими показателями напряжения на растяжение (до 120 МПА), температурной адгезионной прочностью к различным металлам (до 15 МПА) в сочетании с химической стойкостью в разнообразных агрессивных средах, а водопоглощение в два раза меньше, чем у известных пластмасс.

3. Разработаны способы получения композиционных пресс-материалов с добавками 1-10% угольной сажи, устойчивые к факторам холодного климата, резким перепадам температур, воздействию солнечной радиации, влаги, кислорода воздуха с сохранением своих прочностных характеристик и внешнего вида, что предполагает повышение надежности при эксплуатации и увеличение срока использования изделий в качестве изоляционных материалов в условиях криогенных температур.

4. Предложены способы модификации полимер-полимерных композитов методом температурного структурирования, позволяющие повысить эксплуатационную долговечность материалов при низких температурах, с удельной ударной вязкостью в пределах 11,4-16,1 КДЖ/м2 и разрушающим напряжением в пределах 189-218 МПА. Проведены экспериментальные работы по улучшению свойств дорожного битума добавками ПКМ, что позволило повысить прочность при сжатии на 20-23% при 50 °С, на 10-12% при 0 °С.

5. Определен эффективный светостабилизатор радикального типа для компрессионных и пленочных материалов, позволяющий сохранить эластичность, устойчивость к ультрафиолетовой радиации, температурному воздействию, а также сохранить высокую атмосферостойкость в естественных условиях и при суммарном воздействии всех факторов холодного климата в сравнении с промышленными фотостабилизаторами.

1. Хахинов, В.В. Термостойкость полиамидобензимидазолов/ В.В. Хахинов, Ж.П. Мазуревская, Д.М. Могнонов., О.В. Ильина // Журнал приклад. химии. - 2001. - Т. 74, № 4. - С. 649-652.

2. Ильина, О.В. Термические свойства полимерных материалов на основе полибензимидазолов/ О.В. Ильина, В.В Хахинов// Строительные материалы. - 2004. - №7. - С. 64.

3. Хахинов, В.В. Проявление кристалличности в полибензимидазолах/ В.В. Хахинов, Д.М. Могнонов, Ж.П. Мазуревская, О.В. Ильина// Журнал приклад. химии. - 2008. - Т.81, № 8. - С. 1401-1403.

4. Ильина, О.В. Исследование эксплуатационных свойств полимерных материалов на основе полиамидобензимидазолов в условиях холодного климата / О.В. Ильина, Ж.П. Мазуревская // Вестник Бурятского госуниверситета. Серия. Химия. Физика. Вып. 3. - Улан-Удэ, 2009. - С. 45-48.

5. Il’ina O.V. Crosslinking benzotriazolylimides and polymeric materials on base of them / I.A. Farion, D.M. Mognonov, O.V. Il’ina, S.A. Balzhinov // Journal of Applied Polymer Science. - 2011. - Vol. 126. - Р. 1797-1807.

6. Ильина, О.В. Строительные полимерные материалы на основе полибензимидазолов / О.В. Ильина, В.В. Хахинов, Л.А. Урханова // Вестник Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления. - 2012. - №3. - С. 125-129.

7. Могнонов, Д.М. Повышение деформационно-прочностных характеристик асфальтобетона базальтовыми волокнами / Д.М. Могнонов, О.Ж. Аюрова, О.В. Ильина, Н.И. Шестаков, А.Н. Мангутов, С.Л. Буянтуев, А.В. Битуев // Строительные материалы. - 2012. - №10. - С. 28-31.

8. Патент РФ № 2136705 РФ. Способ получения термостойких полимеров / И.А. Фарион, Д.М. Могнонов, В.В. Хахинов, Е.В. Ленская, О.В. Ильина // Опубл.10.09.99 - БИ №25.

9. Патент № 2279906 РФ. Способ получения протонпроводящих полимерных мембран / Могнонов Д.М., Калинина Ф.Э., Ильина О.В., Бальжинов С.А. // Опубл. 20.07.2006. - БИ № 20.

10. Патент № 2284214 РФ / Протонпроводящие композиционные полимерные мембраны и способ их получения / Д.М. Могнонов, С.А. Бальжинов, Е.В. Ленская, Ф.Э. Калинина, О.В. Ильина, И.А. Фарион, Е.В. Санжиева // Опубл. 27.09.2006. - БИ № 27.

11. Ильина, О.В. Метод Бокса-Уилсона в исследовании реакции образования полибензотриазолметана / О.В. Ильина, И.А. Фарион // Сб. науч. тр. Вост.-Сиб. гос. ун-т. - 1998. - Вып. 4. - С. 146-152 и др.

Размещено на .ru