Стеклокомпозиты на основе эпоксиизоцианатных связующих с повышенными тепло-, термостойкостью и физико-механическими характеристиками

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Установлено, что рост содержания оксазолидоновых фрагментов в трехмерно сшитой структуре полимеров, обусловленный увеличением доли полиизоцианата в рецептуре связующих, приводит к росту значений модуля упругости и разрушающего напряжения при статическом изгибе, тепло- и термостойкости получаемых материалов. Стеклокомпозиты, изготовленные на основе алюмоборосиликатного ровинга и разработанного связующего (при содержании последнего 18–22 мас%), характеризуются значениями температуры изгиба под нагрузкой 150 МПа до 239°С и разрушающего напряжения при статическом изгибе до 1450 МПа. После 300 циклов замораживания (–20°С, ≤1 ч) и оттаивания (+20°С, 1 ч) разрушающее напряжение при статическом изгибе стеклокомпозитов на основе эпоксиизоцианатных связующих практически не изменилось (не более 5.3%).

Full Text

Restricted Access

About the authors

С. В. Борисов

Волгоградский государственный технический университет

Author for correspondence.
Email: borisov.volgograd@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-4400-0822

к.т.н.

Russian Federation, 400005, г. Волгоград, пр. им. Ленина, д. 28

Н. A. Ярославцев

Волгоградский государственный технический университет

Email: borisov.volgograd@yandex.ru
ORCID iD: 0009-0009-4684-1837
Russian Federation, 400005, г. Волгоград, пр. им. Ленина, д. 28

A. А. Кобелев

Академия Государственной противопожарной службы МЧС России

Email: borisov.volgograd@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-2957-8685

к.т.н.

Russian Federation, 129366, г. Москва, ул. Бориса Галушкина, д. 4

Б. А. Буравов

Волгоградский государственный технический университет

Email: borisov.volgograd@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-9039-571X

к.х.н.

Russian Federation, 400005, г. Волгоград, пр. им. Ленина, д. 28

М. A. Ваниев

Волгоградский государственный технический университет

Email: borisov.volgograd@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-6511-5835

д.т.н., доцент

Russian Federation, 400005, г. Волгоград, пр. им. Ленина, д. 28

П. Э. Соколов

Институт архитектуры и строительства (ИАиС) Волгоградского государственного технического университета

Email: borisov.volgograd@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-3960-5010

к.т.н., доцент

Russian Federation, 400074, г. Волгоград, ул. Академическая, д. 1

Т. К. Акчурин

Институт архитектуры и строительства (ИАиС) Волгоградского государственного технического университета

Email: borisov.volgograd@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-0410-1995

к.т.н., доцент

Russian Federation, 400074, г. Волгоград, ул. Академическая, д. 1

И. А. Новаков

Волгоградский государственный технический университет

Email: borisov.volgograd@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-0980-6591

д.х.н., академик РАН

Russian Federation, 400005, г. Волгоград, пр. им. Ленина, д. 28

References

  1. Окольникова Г. Э., Герасимов С. В. Перспективы использования композитной арматуры в строительстве // Экология и строительство. 2015. № 3. С. 14–21. https://www.elibrary.ru/vjsovb
  2. Борисова Т. А., Зиннуров Т. А., Куклин А. Н. Исследование влияния температурного воздействия на работу стеклопластиковой арматуры в бетонных конструкциях // Изв. Казан. гос. архитектурно-строительного ун-та. 2018. № 2 (44). С. 136–144. https://www.elibrary.ru/xqcnjj
  3. Хозин В. Г., Гиздатуллин А. Р. Совместимость полимеркомпозитной арматуры с цементным бетоном в конструкциях // Строительные материалы. 2017. № 11. С. 30–38. https://www.elibrary.ru/zwufxj
  4. Фролов Н. П. Стеклопластиковая арматура и стеклопластобетонные конструкции. М.: Стройиздат, 1980. С 15–18.
  5. Kapsalis P., Triantafillou T., Korda E., Van Hemelrijck D., Tysmans T. Tensile performance of textile-reinforced concrete after fire exposure: Experimental investigation and analytical approach // J. Compos. Construct. 2022. V. 26. N 1. https://doi.org/10.1061/(ASCE)CC.1943-5614.0001162
  6. Rajasekharan R., Kitey R. Effect of cross-linking on dynamic mechanical and fracture behavior of epoxy
  7. variants // Composites. Part B: Engineering. 2016. V. 85. P. 336–342. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2015.09.017
  8. Клебанов М. С. Эпоксидные смолы для полимерных материалов с повышенной теплостойкостью // Пласт. массы. 2020. № 3–4. С. 60–63. https://doi.org/10.35164/0554-2901-2020-3-4-60-63
  9. Qi Y., Weng Zh., Kou Y., Li J., Cao Q., Wang J., Zhang S., Jian X. Facile synthesis of bio-based tetra-functional epoxy resin and its potential application as high-performance composite resin matrix // Chinese J. Polym. Sci. 2021. V. 214. 108749. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2021.108749
  10. Zhang L., Lin J., Sodano H. A. Isocyanurate transformation induced healing of isocyanurate–oxazolidone polymers // J. Appl. Polym. Sci. 2020. V. 137. https://doi.org/10.1002/app.48698
  11. Симонов-Емельянов И. Д., Зарубина A. Ю., Трофимов А. Н., Суриков П. В., Щеулова Л. К. Особенности реокинетики процесса отверждения диановых эпоксидных олигомеров промышленных марок аминным отвердителем // Вестн. МИТХТ им. М. В. Ломоносова. 2010. Т. 5. № 3. С. 102–107. https://www.elibrary.ru/mtanuf
  12. Русских Г. И., Башара В. А., Блазнов А. Н. Технология непрерывного формования стеклопластиков: Монография. Бийск: Алтай. гос. техн. ун-т им. И. И. Ползунова, 2016. C. 125–132. https://www.elibrary.ru/zadtoh
  13. Бляхман Е. М., Литвинова М. Л., Гвадыбадзе Л. Б. Исследование взаимодействия эпоксидного олигомера с диизоцианатом в присутствии третичного амина // Высокомолекуляр. соединения. 1980. Т. 22. № 5. С. 346–349.
  14. Федосеев М. С., Державинская Л. Ф., Щербань Р. В. Влияние природы эпоксиизоцианатных связующих на термомеханические и адгезионные свойства полимеров и композитов // Материаловедение. 2021. № 2. С. 29–35. https://doi.org/10.31044/1684-579X-2021-0-2-29-35
  15. Pilawka R., Kowalska J., Czech Z. Effect of 1-substituted imidazole derivatives for the curing process of epoxy-isocyanate composition // Polish J. Chem. Technol. 2013. V. 15. P. 36–41. https://doi.org/10.2478/pjct-2013-0065
  16. Тигер Р. П., Бадаева И. Г., Бондаренко С. П., Энтелис С. Г. Кинетика и механизм циклической тримеризации изоцианатов на каталитической системе третичный амин–окись алкилена // Высокомолекуляр. соединения. 1977. Т. 19. № 2. С. 419–427.
  17. Delebecq E., Pascault J.-P., Boutevin B., Ganachaud F. On the versatility of urethane/urea bonds: Reversibility, blocked isocyanate, and non-isocyanate polyurethane // Chem. Rev. 2013. V. 113. N 1. P. 80–118. https://pubs.acs.org/doi/10.1021/cr300195n

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. I

Download (546KB)
Indexing metadata
3. II

Download (348KB)
Indexing metadata
4. Fig. 1. Scheme of installation of a glass composite sample in concrete during beam bending tests. A-A — section of concrete beam along reinforcing rod, d — diameter of reinforcing glass composite. 1 — glass composite sample, 2 — polyvinyl chloride tube, 3 — steel cylinder.

Download (133KB)
Indexing metadata
5. Fig. 2. Scheme of beam bending test. P — direction of force application.

Download (76KB)
Indexing metadata
6. Fig. 3. Dependences of the change in the dynamic viscosity of epoxy anhydride (110°C) (a) and epoxy isocyanate (80°C) (b) binders on the curing time. Per 100 parts by weight of ED-20 epoxy resin, the epoxy anhydride composition contains 82 parts by weight of isomethyltetrahydrophthalic anhydride and 0.18 parts by weight of 2,4,6-tris(dimethylaminomethyl)phenol, and the epoxy isocyanate binders contain various amounts of polyisocyanate and 0.1 wt% triethylamine. The signatures on the curves correspond to the content of polyisocyanate (parts by weight) in the formulation.

Download (223KB)
Indexing metadata
7. Fig. 4. Dependences of the rate of change in viscosity (a) and gelation time (b) of binders at curing temperature on the content of polyisocyanate. The epoxy anhydride composition contains 100 parts by weight of ED-20 epoxy resin, 82 parts by weight of isomethyltetrahydrophthalic anhydride and 0.18 parts by weight of 2,4,6-tris(dimethylaminomethyl)phenol. The epoxy isocyanate compositions contain 100 parts by weight of ED-20 epoxy resin, 0.1 wt% triethylamine and various amounts of polyisocyanate.

Download (289KB)
Indexing metadata
8. Fig. 5. Dependence of the hardness of non-thermostat samples on the curing time of materials and the content of polyisocyanate. Polyisocyanate content (parts by weight) per 100 parts by weight of ED-20 epoxy resin: 1 — 39.40, 2 — 52.50, 3 — 78.75, 4 — 118.13, 5 — 157.50.

Download (61KB)
Indexing metadata
9. Fig. 6. IR spectra of an epoxy isocyanate binder containing 100 parts by weight of ED-20 epoxy resin, 0.1 wt% triethylamine and 39.4 parts by weight of polyisocyanate, before thermostatting (a), after thermostatting (b) and its sol fraction (c).

Download (260KB)
Indexing metadata
10. Fig. 7. Change in intensity of absorption bands in IR spectra of cured epoxyisocyanate binders. For 100 parts by weight of epoxy resin grade ED-20, the compositions contain different amounts of polyisocyanate and 0.1 wt% triethylamine. Signatures on the curves correspond to the maximum frequency of the studied absorption band.

Download (88KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences