Полімерні композити для ремонту устаткування газотранспортної промисловості

Abstract

У роботі досліджено термічний коефіцієнт лінійного розширення композитних матеріалів у різних діапазонах температур. Для формування композитних матеріалів використано епоксидний діановий оліґомер марки ЕД-20, який характеризується високою адгезійною та когезійною міцністю, незначною усадкою і технологічністю при нанесенні на довговимірні поверхні складного профілю. Для зшивання епоксидних композицій використано твердник поліетиленполіамін ПЕПА, що дозволяє затверджувати матеріали при кімнатних температурах. Композитний матеріал формували з дотриманням температурно-часових режимів, які включають дозування епоксидної смоли ЕД-20, дозування дисперсного наповнювача та подальше введення його у епоксидний зв’язувач, гідродинамічне суміщення епоксидної смоли ЕД-20 і дисперсного наповнювача, ультразвукова обробка композиції впродовж 1,5 хв, охолодження композиції до кімнатної температури, введення твердника ПЕПА з наступним перемішуванням композиції, полімеризація за експериментально встановленим режимом. З метою стабілізації структурних процесів у матриці матеріал витримували на повітрі при кімнатній температурі. В результаті експериментальних досліджень встановлено оптимальний вміст часток гранульованого шлаку q = 40 мас.ч. на 100 мас.ч. олігомеру ЕД-20 і 10 мас.ч. твердника ПЕПА. Такі матеріали характеризуються найменшим значенням термічного коефіцієнту лінійного розширення у високотемпературній області – α = (7,93) × 10-5 К-1, що пов’язано із зменшенням деформації і рухливості ланцюгів та сегментів макромолекул епоксидного олігомеру внаслідок ущільнення просторової сітки полімеру. Исследован термический коэффициент линейного расширения композитных материалов в различных диапазонах температур. Для формирования композитных материалов использован эпоксидный диановый олигомер марки ЭД-20, который характеризуется высокой адгезионной и когезионной прочностью, незначительной усадкой и технологичностью при нанесении на длинномерные поверхности сложного профиля. Для сшивания эпоксидной композиций использован отвердитель полиэтиленполиамин ПЕПА, что позволяет отвердевать материалы при комнатных температурах. Композитный материал формировали с соблюдением температурно-временных режимов, включающих дозирование эпоксидной смолы ЭД-20, дозирование дисперсного наполнителя и дальнейшее введение его в эпоксидный соединитель, гидродинамическое совмещение эпоксидной смолы ЭД-20 и дисперсного наполнителя, ультразвуковую обработку композиции в течение 1,5 мин, охлаждение композиции до комнатной температуры, введение отвердителя ПЕПА с последующим перемешиванием композиции, полимеризацию по экспериментально установленным режимам. С целью стабилизации структурных процессов в матрице материал выдерживали на воздухе при комнатной температуре. В результате экспериментальных исследований установлено оптимальное содержание частиц гранулированного шлака q = 40 мас.ч. на 100 мас.ч. олигомера ЭД-20 и 10 мас.ч. отвердителя ПЕПА. Такие материалы характеризуются наименьшим значением термического коэффициента линейного расширения в высокотемпературной области – α = (7,93) × 10-5 К-1, что связано с уменьшением деформации и подвижности цепей и сегментов макромолекул эпоксидного олигомера в результате уплотнения пространственной сетки полимера. The thermal coefficient of linear expansion of composite materials at different temperature ranges is studied. To form composite materials the epoxy diane oligomer of the mark ED-20 has been used, which is characterized by high adhesion and cohesive durability, insignificant shrinkage and technological ability when applied on longitudinal surfaces of a complex profile. For linking the epoxy compositions, a polyethylenepolyamine PEPA has been used, which allows to harden materials at room temperatures. The composite material was formed in accordance with the temperature-time regimes, which included the dosage of the epoxy resin ED-20 and the disperse filler and its subsequent introduction into the epoxy binder, the hydrodynamic combination of the epoxy resin ED-20 and dispersed filler, ultrasound treatment of the composition for 1.5 min, cooling the composition to room temperature, putting the hardening agent PEPA, followed by mixing the composition, polymerization under the experimentally established regime. In order to stabilize the structural processes in the matrix, the material was kept in air at room temperature. As a result of experimental studies, the optimum content of particles of granulated slag q = 40 weight fractions was found per 100 weight fractions of oligomer ED-20 and 10 weight fractions of a hardening agent PЕРА. Such materials are characterized by the smallest value of the thermal coefficient of linear expansion in the hightemperature region – α = (7.93) × 10-5 К-1, which is associated with a decrease in the deformation and mobility of the chains and segments of the macromolecules of the epoxy oligomer due to the sealing of the polymer space network.