Размещено на http://www.allbest.ru/

УДК 691:620.173/.174:661.25

ФГБОУ ВО «Пензенский государственный университет архитектуры и строительства»

ВЛИЯНИЕ АППРЕТИРОВАННОГО НАПОЛНИТЕЛЯ И ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ ТЕРМИЧЕСКОЙ ВЫДЕРЖКИ НА ПРОЧНОСТЬ СЕРНЫХ КОМПОЗИТОВ

Назаров М.А.

Шитова И.Ю.

В [1…3, 5] показана эффективность использования серы для изготовления строительных материалов специального назначения. Сера является активным веществом, способным вступать в химические взаимодействия со многими наполнителями с образованием водорастворимых соединений [1…4]. Так, для серных композитов на молотом кварцевом песке установлено образование на границе раздела фаз водорастворимых сульфидов кремния (рис. 1); термодинамический расчет по уравнению химической реакции:

SiO2 ? 3S ? SiS2 ?SO2? ?G298 = 379,36кДж/моль показывает, что при температуре изготовления сульфид кремния не образуется (?G>0).

Рисунок 1. Рентгенограммы серных мастик на кварцевом песке:

а - Sуд = 180 м2/кг, хf = 0,4; б - Sуд = 300 м2/кг, хf = 0,35; в - Sуд = 420 м2/кг, хf = 0,3

Перспективным направлением, получившим широкую апробацию при изготовлении полимерных композитов, является аппретирование поверхности наполнителя. В качестве аппретов предлагается использовать жидкие каучуки. прочность композиционный наполнитель аппретирующий

Для равномерного распределения аппретирующего материала на поверхности частиц наполнителя предварительно готовятся его растворы в органическом растворителе. В данной работе были использованы 10%- и 20%-ые растворы каучука марки СКДН-Н в керосине.

Одной из основных характеристик серного композита, определяющих степень его пригодности для изготовления защитно-конструкционных и капсулирующих композиционных материалов, является прочность, которая зависит от ряда рецептурно-технологических факторов. в данной работе было исследовано влияние наполнителя, обработанного аппретирующим материалом, а также влияние времени термической выдержки на прочность серных мастик. в качестве наполнителя использовали молотый сурский кварцевый песок, измельченный до Sуд =

180 (хf = 0,4), Sуд = 300 (хf = 0,35) , Sуд = 420 (хf = 0,3) м2/кг.

Результаты исследования прочности при сжатии образцов-балочек с геометрическими размерами10?10?50мм серного композита представлены на рис. 2.

Математическая обработка экспериментальных данных (рис. 2) показывает, что зависимость прочности серных мастик от времени термической выдержки описывается функцией вида:

Rсж ? a ?bt ? ct2 ,

где Rсж - предел прочности при сжатии мастик; t - время термической выдержки; a, b, c- эмпирические коэффициенты.

Анализ экспериментальных данных показывает, что среди всех исследованных серных композитов наилучшие прочностные показатели имеют составы на кварцевом песке, измельченном до удельной поверхности 180 м2/кг и обработанным 20%-ым раствором каучука в керосине. Максимальное значение прочности - около 57 МПа.

Из рис. 2 также видно, что увеличение концентрации каучука (рис. 2, б) приводит к сокращению времени термической выдержки, при котором достигаются максимальные значения прочности.

Таким образом, проведенные исследования показали, что прочность серных композиционных материалов, в том числе специального назначения, можно регулировать степенью наполнения и удельной поверхностью наполнителя, концентрацией аппретирующего материала, а также временем термической выдержки. Все выше перечисленные рецептурнотехнологические факторы позволяют повысить прочность мастик на 40…50%.

Размещено на http://www.allbest.ru/

1 - Rсж= 42,38+14,38t-4,06t2

2 - Rсж= 41,18+9,94t-2,96t2

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 2. Зависимость предела прочности при сжатии серных мастик от времени термической выдержки и удельной поверхности наполнителя, обработанного 10%ым (а) и 20%-ым (б) раствором каучука марки СКДН-Н: 1 - кварцевый песок с Sуд =180 м2/кг; 2 - то же, с Sуд =300

3 - R= 25,41+15,998t-3,75t

Время термической выдержки , час

Список литературы

1. Королев, Е.В. Радиационно-защитные и коррозионно-стойкие серные строительные материалы [Текст] / А.П. Прошин, Ю.М. Баженов, Ю.А. Соколова. - М.: Палеотип, 2006. - 272 с.

2. Королев, Е.В. Строительные материалы на основе серы [Текст] / Е.В. Королев, А.П. Прошин, В.Т. Ерофеев, В.М. Хрулев, В.В. Горетый - Пенза-Саранск: МГУ, 2003. - 372 с.

3. Королев, Е.В. Радиационно-защитные и коррозионно-стойкие серные строительные материалы [Текст] / Е.В. Королев, А.П. Прошин, Ю.М. Баженов, Ю.А. Соколова - М.: Палеотип, 2004. - 464 с.

4. Шитова И.Ю. Структурообразование в наномодифицированных серных композиционных материалах [Текст] / О.П. Зангиева // Современные проблемы науки и образования. - 2015.

5. Яушева, Л.С. Серобетоны каркасой структуры [Текст] / Л.С. Яушева - Саранск, 1998. - 170 с.

Аннотация

Прочность является одной из основных характеристик серного композита, определяющих степень его пригодности для изготовления защитно-конструкционных материалов. В работе приведены результаты исследования зависимости прочности серных композиционных материалов, в том числе специального назначения, от степени наполнения и удельной поверхности наполнителя, концентрации аппретирующего материала и времени термической выдержки.

Ключевые слова: сера, кварцевый наполнитель, аппрет, сульфид кремния, каучук, прочность.

Strength is one of the main characteristics of the sulfur composite, determining the degree of its suitability for the manufacture of protective and structural materials. The paper presents the results of the study of the dependence of the strength of sulfur composite materials, including special purpose, on the degree of filling and the specific surface of the filler, the concentration of the appreting material and the time of thermal exposure.

Keywords: sulfur, silica filler, a size, a sulfide, silicon, rubber, durability.

Размещено на Allbest.ru