facebook
twitter
vk
instagram
linkedin
google+
tumblr
akademia
youtube
skype
mendeley
Wiki
Global international scientific
analytical project
GISAP
GISAP logotip

СУЧАСНІ ГІДРОІЗОЛЯЦІЙНІ МАТЕРІАЛИ ДЛЯ РЕМОНТУ ВІЙСЬКОВИХ СУДЕН В УМОВАХ ПЛАВАННЯ

Автор Доклада: 
Пиріков О. В., Куделіна Г. М.
Награда: 
СУЧАСНІ ГІДРОІЗОЛЯЦІЙНІ МАТЕРІАЛИ ДЛЯ РЕМОНТУ ВІЙСЬКОВИХ СУДЕН В УМОВАХ ПЛАВАННЯ

УДК 678.6/7.061.01

СУЧАСНІ ГІДРОІЗОЛЯЦІЙНІ МАТЕРІАЛИ ДЛЯ РЕМОНТУ ВІЙСЬКОВИХ СУДЕН В УМОВАХ ПЛАВАННЯ

Пиріков Олексій Валерійович, канд. т. наук, доцент
Куделіна Ганна Михайлівна, асистент викладача
Донецький національний університет економіки і торгівлі імені Михайла Туган-Барановського

 

У статті наведені дані, що до дії води на експлуатаційні властивості епоксидних та епоксикаучукових полімерів. Отримані дані експерементальних досліджень дозволяють говорити о значному прискоринні процесу отвердження епоксидних полімерів під дією води.
Ключові слова: гідроізоляція, епоксиди, епоксикаучукові полімери, отвердження, композзиційні матеріали, водопоглинання.

In the articles resulted given, that to the action of water on operating properties of epoxy and epoxyrubers polymers. Information of еxperiment researches is got allow to talk oh to the considerable acceleration process of otverzhdeniya of epoxy polymers under the action of water.
Keywords: waterproofing, epoxy, epoksyrubers polymers, curing, materials, waterresistant, action of water.

У процесі експлуатації військових суден проводять ремонт в умовах плавання, а інколи в період межрейсових стоянок. При цьому використання традиційних засобів ремонту (заміна деталей, зварювання) неможливо або важко [1,2,3]. Застосування полімерних клеїв і зв’язуючих полегшує ремонт судна і забезпечує його високу надійність. Однак широке використання таких матеріалів стримується через їхню високу чутливість до режимів склеювання й отвердження [1,4,5] (обмеження по відносній вологості і температурі отвердження). На підставі отриманих даних і вивчення умов експлуатації були визначені технологічні вимоги до клеїв, призначених для проведення поточного й аварійного ремонту у несприятливих погодних умовах.
Композиційні матеріали на основі епоксиполімерів (ЕП) характеризуються високою адгезією до органічних і мінеральних наповнювачів та заповнювачів, низькою усадкою в процесі твердіння, заданими електроізоляційними властивостями, хімічною стійкістю, високою міцністю і малою повзучістю під навантаженням. Це дозволяє успішно використовувати їх в будівництві, хімічній промисловості, машинобудуванні та в інших галузях [2,5,6,7].
В той же час невисокі ударо- і тріщиностійкість епоксиполімерів значною мірою обмежують їх застосування в умовах дії на конструкції ударних і вібраційних навантажень, різких температурних перепадів. Подолання цих недоліків за допомогою традиційних способів (введення пластифікаторів, отверджувачів, еластичних епоксидних олігомерів) не дозволяє одержувати конструкційні матеріали із заданими фізико-механічними властивостями.
Клейові композиції повинні відповідати наступним вимогам: складатися з компонентів, які незначно розчиняються у воді, причому диспергуюча в композиціях вода не повинна впливати на процес тверднення; витісняти воду з поверхні металу і склопластику; мати співвідношення смола:отверджувач (От), при якому можливі зміни змісту отверджувача, внаслідок вимивання водою одного з компонентів суттєво не позначалися б на когезійних і адгезійних властивостях полімеру; бути технологічними при коливаннях температури навколишнього середовища від 273 0К до 308 0К та довговічними в умовах експлуатації у воді [6,8,9,10]. Ненаповнені клейові композиції повинні мати мінімальну в'язкість, що дозволяє просочувати склотканину при температурі навколишнього середовища 278—2830 К.
Експлуатація композиційних полімерних матеріалів, як правило, зв'язана з одночасною дією механічної напруги і навколишнього середовища, в першу чергу, вологи. Вплив води на властивості епоксидних полімерів (ЕП) в даний час досліджений недостатньо, а наявні відомості часто суперечливі. З одного боку, існує загальноприйнята думка, що вода надає несприятливу дію на фізико-механічні властивості ЕП внаслідок ефекту пластифікації [11,12]. При цьому зміни властивостей можуть ставати повністю оборотними при сушінні. З іншого боку, у ряді наукових робіт, що з'явилися останнім часом, показано, що окрім загальної тенденції погіршення механічних властивостей, при дії води можуть спостерігатися складніші специфічні ефекти. Це підкреслює необхідність подальших досліджень в даному напрямі.
Результати дослідження впливу води на термомеханічні властивості ЕП отверджених за різними режимами, показали (табл. 1) що для зразків, отриманих за режимом I (22°С/240г), має місце незначний зсув перехідної області - області, відповідній розсклування полімеру, у бік менших температур. Через пластифікуючу дію сорбованої вологи цей процес спостерігається тільки при дуже малих (до 3-5 г) годинах витримки у воді (tв). При подальшому збільшенні часу експозиції параметр Tс починає зростати, причому особливо інтенсивно цей ефект виявляється в інтервалі від 10 до 240 г, де середній приріст Тс складає приблизно 0,1К за 1г водостаріння. При великих tв швидкість росту Тс істотно менша: у тимчасовому діапазоні від 240 до 1320 г вона складає в середньому не більш 0,005К за 1г перебування зразків у воді.
Разом із зростанням Тс відбувається досить значне зменшення деформації зразка у високоеластичному стані у міру збільшення tв. Ця обставина свідчить про збільшення частоти просторової сітки в полімері. Спостережуваний ефект пояснюється нами таким чином. Сорбована полімером волога ослабляє міжмолекулярні зв'язки, що приводить до збільшення інтенсивності молекулярного руху. Внаслідок цього підвищується вірогідність контакту реакційноздатних груп, що не прореагували, і, як результат, утворення додаткових хімічних зшивань.
У разі старіння зразків на повітрі спостережувані зміни Тс і величини молекулярної маси ділянки ланцюга між вузлами хімічної сітки (Мс), що служить мірою щільності поперечного зшивання, вкрай незначні; причому і вони можуть бути віднесені до ефекту, пов'язаного з дією вологи, сорбованої з навколишнього середовища.
Таким чином, отримані результати дозволяють говорити про істотне прискорення процесу затвердження ЕП у воді на глибоких стадіях перетворення. При цьому за порівняно короткий час досягаються значення Мс і Тс, близькі до таких для термооброблених зразків. У зв'язку з цим витримку ЕП у воді з подальшою сушкою можна розглядати як перспективний спосіб отримання гранично отверджених матеріалів із стабільними властивостями без дії підвищених температур, при яких можливе протікання небажаних термодеструктивних процесів.
Для зразків, що піддавали нагріву (режими оттвердження I (220С/240ч) і II (220С/240ч+1200С/3ч)), спостерігається інша картина. Хоча і в даному випадку також має місце накладання ефектів пластифікації і доотвердження (Мс зменьшується зі збільшенням tв), проте вплив першого - явно переважає. Це знаходить своє віддзеркалення в постійному зниженні Тс з часом tв, причому особливо різко теплостійкість зменшується в першу добу витримки термообробленого зразка у воді.
Слід зазначити, що для термообробленого полімеру зниження Тс протягом часу, спостерігається навіть при старінні його на повітрі, що, мабуть, пов'язано з пластифікуючою дією вологи, сорбованої з повітря. Внаслідок цього теплостійкість термообробленого зразка через достатньо тривалий час перебування (1320г) не тільки у воді, але і на повітрі стає нижчим, ніж у зразка, отриманого за режимом I після його експонування у воді. Це дозволяє припустити, що для забезпечення вищої працездатності епоксидних полімерів у водному середовищі слід прагнути досягнення деякої оптимальної повноти затвердіння, що достатньо відрізняється від граничної.

 

Накладення ефектів пластифікування і дозатвердження визначає характер зміни граничних механічних властивостей під впливом води (рис. 1 і 2). 

Рис. 1 - Залежність ?р(1-3) і W(4,4'-6,6') від tв для епоксидних полімерів на основі початкової смоли ЕД-20 (1,4,4') і модифікованою каучуком СКН-30 (2,3,5,5',6,6'). Співвідношення смола: каучук рівне 80:20 мас.ч. (2,5,5') і 33:66 мас.ч. (3,6,6'). Зразки отверджені за режимом - 200С/15 діб. 1-6-плівки; 4'-6'- блоки.


Рис. 2 - Залежність ?р(1-3) і Е (4-6) від tв для плівкових зразків. Співвідношення смола: каучук СКН-30 складає 100:0 (1,4), 80:20 (2,5) і 33:67 (3,6) мас.ч.

При малих tв (до 3-5г) дія сорбіруємої вологи направлена головним чином на ослаблення міжмолекулярної взаємодії в зразку, унаслідок чого знижується його міцність (рис. 1., крива 1) і росте деформативність (рис. 2. крива 1).
При великих показниках tв (від ~5 до 24г.) коли кількість поглиненої води стає досить великим (рис. 1., крива 4) і розвивається досить інтенсивний молекулярний рух, превалюють процеси доотвердження, що приводять до збільшення щільності поперечного зшивання і, як наслідок, зниження ?р і деякому зростанню ?р. При подальшому збільшенні експозиції починає превалювати ефект пластифікації, що має своїм слідством падіння ?р і зростання ?р.
Для модифікованих каучуком ЕП загальна тенденція зміни властивостей залишається той же самою, що і для немодифікованих зразків.
Разом з тим є і ряд особливостей, які обумовлені великим водопоглинанням епоксидних клейових композицій. Це знаходить своє віддзеркалення в більшому зростанні для них ?р при малих часах експозиції у воді і менш значному перепаді параметрів ?р і Е.
Виявлені закономірності, безумовно, необхідно враховувати при розробці композицій, що працюють в рідких середовищах.


Література:

1. Кардашев, Д. А. Синтетические клеи [Текст]-М. : Химия, 1976.—504 с.
2. Кардашев, Д. А. Конструкционные клеи [Текст]- М. : Химия, 1980.— 288 с.
3. Петрова, А. П. Термостойкие клеи [Текст] -М. : Химия, 1977.—200 с.
4. Новые высокопрочные эпоксидные клеи с широким температурным интервалом эксплуатации / Ю. С. Кочергин, Т. А. Кулик, Т. Л. Маковецкая, Н. П. Обрубова [Текст] // Клеи специального назначения.— Л. : ЛДНТП, 1982.- С. 21-25.
5. Эпоксидный клей с малым уровнем внутренних напряжений / Ю. С. Кочергин, Т. А. Кулик, В. А. Липская, А. Ф. Прядко [Текст]// Состояние, перспективы и проблемы развития полимерных клеев до 2000 года.- Кировакан : ГИПК» 1984.- С. 31-34.
6. Новый клей для судоремонта [Текст]/ Ю. С. Кочергин. Ю. С. Зайцев, Т. А. Кулик, В. А. Липская // Там же.- С. 24-26.
7. Кочергин, Ю. С., Кулик, Т. А., Зайцев, Ю. С. Эпоксидные композиционные материалы для ремонта горношахтного оборудования [Текст] // Применение полимерных композиционных материалов в машиностроении.- Ворошиловград : Ворошиловград. машиностроит. ин-т, 1987.-С. 30-31.
8. Новые эпоксидные клеи холодного отверждения и их применение в народном хозяйстве/Б. И. Круглов, Т. С. Бабич, Т. А. Кулик, В. А. Симонов [Текст]//Пласт. массы.- 1978.- № 4.- С. 52-53.
9. Водостойкий конструкционный клей ВАК и его применение при подводном ремонте судов на плаву / Р. А. Веселовский, Ж. И. Шанаев, И. Я. Каменецкий, Т. Е. Тихонова [Текст]//Современные клеи и склеивание пластмасс и металлов.-Л. : ЛДНТП, 1975.-С. 15-18.
10. Опыт применения клея ВАК для ремонта подземных и подводных трубопроводов и резервуаров [Текст] / Т. Э. Липатова, Р. А. Веселовский, Ю. К. Значков и др.// , Трансп. и хранение нефти и нефтепродуктов.— 1974.— № 8.— С. 3—8.
11. Практикум по полимерному материаловедению [Текст]/Под ред. П. Г. Бабаевского.— М. : Химия, 1980.— 256 с.
12. Клей для дейдвудных уплотнений [Текст] / Ю. С. Кочергин, Т. А. Кулик, В. Ф. Строганов и др.// Технология судостроения.- 1985.- № 5.-С. 39-40 

5
Ваша оценка: Нет Средняя: 5 (1 голос)
Партнеры
 
 
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
Would you like to know all the news about GISAP project and be up to date of all news from GISAP? Register for free news right now and you will be receiving them on your e-mail right away as soon as they are published on GISAP portal.