CC BY
40
образовании, как это показано на рисунке 1. В процессе изготовления при извлечении подложек из травителя мембраны с высоким содержанием кислорода разрушаются, что приводит к отбраковке всей подложки. Также такие мембраны не отличаются стойкостью к травлению в исследуемом растворе и при нагреве они также как и при извлечении из травителя значительно деформируются и разрушаются.
Рис. 1. Выгибание мембран с большим содержанием кислорода.
На механические напряжения в мембране значительное влияние оказывает подслой термического окисла кремния. Это происходит из-за значительной разницы в значениях коэффициентов линейного температурного расширения окисла кремния и кремниевой подложки. Но напыление плёнок без подслоя не позволяет достигать хорошего уровня адгезии. Опытным путём выявлена оптимальная толщина подслоя термического окисла кремния, которая составила 100 нм. Такая толщина подслоя при диэлектрической плёнке толщиной 2-3 мкм не способствует возникновению критических механических напряжений в мембранах при их формировании и нагреве.
В условиях эксперимента не удалось получить мембранные плёнки с высоким содержанием азота и низким содержанием кислорода, что объясняется невысоким вакуумом (Р=1,5*10‘5 мм рт. ст.) и большей активностью кислорода в сравнении с азотом. Для получения таких плёнок лучше использовать другие способы формирования.
Мембранным конструкциям, на основе плёнок с большим содержанием кислорода и плёнок, полученных на толстом подслое термического окисла кремния, при нагреве мембран характерно «потрескивание», свидетельствующее о разрушении границы раздела плёнка - подложка, а также образование областей разрыва пленки при нагреве до температур более 500оС. Губительное влияние механических напряжений на мембраны также наглядно демонстрирует завершающий этап анизотропного травления, по окончании которого, если не производить плавного понижение температуры, для мембран с высоким содержанием кислорода, наблюдается их разрушение при извлечении из травителя. Таким образом, оптимальным режимом подачи газа в реакционную камеру в процессе формирования диэлектрических мембранных плёнок методом реактивного магнетронного распыления кремния является: Q(Ar) = 1,20 л/ч, Q(O2) = 0,60 л/ч, Q(N2) = 2,80 л/ч. Этот режим позволяет получать плёнки близкие по элементному соотношению к Si:O:N = 2:1:1, которые отличаются стойкостью к травлению в исследуемом растворе. Оптимальная толщина подслоя термического окисла кремния при толщине мембран из оксинитрида кремния 2-3 мкм составляет около 100 нм.
Литература
1. Васильев А. А. Газовые датчики с тонкими мембранами из нанокристаллического оксида алюминия в качестве чувствительных элементов. // Датчики и системы. - 2006. - № 10. - С. 4-8.
2. Патент РФ № 2010152260/28, 20.10.2010
Веселов Д.С., Воронов Ю.А., Воронов С.А., Орлова Л.К. Способ изготовления универсальных датчиков состава газа. // Патент России № 2449412. 2012. Бюл. № 12.
3. Веселов Д. С. Технология получения диэлектрических мембранных структур для интегральных газочувствительных датчиков. // Датчики и системы. - 2011. - № 7. - С. 38-42.
4. Веселов Д.С. Технология изготовления универсальной диэлектрической мембранной конструкции для восстанавливаемых сорбционных газовых сенсоров. // Дизайн и технологии. - 2012. - № 31. - С. 74-81.
5. Веселов Д.С. Сорбционные газовые датчики на основе диэлектрической мембранной конструкции. // Ядерная физика и инжиниринг. - 2013. - Том 4, №1. - С. 10-16.
Ветрова Ю. В.
Кандидат технических наук, доцент, Белгородский государственный технологический университет им. В. Г. Шухова ПОВЫШЕНИЕ СТОЙКОСТИ ПОЛИМЕРНЫХ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ И КОМПОЗИТОВ В
БИОЛОГИЧЕСКИ АГРЕССИВНЫХ СРЕДАХ
Аннотация
Предложено использование комплексных модификаторов, значительно повышающих грибостойкость полимерных строительных и композиционных материалов, и, улучшающих их физико-механические свойства. Разработаны эффективные составы полимеркомпозитов на основе полиэфирных и эпоксидных связующих.
Ключевые слова: полимерные композиты, агрессивная среда, повышение стойкости, модификаторы.
Vetrova Y. V.
PhD in technica, Associate professor, Belgorod State Technological University named after V. G. Shukhova INCREASE OF FIRMNESS OF POLYMERIC CONSTRUCTION MATERIALS AND COMPOSITES IN BIOLOGICALLY
HOSTILE ENVIRONMENT
Abstract
Use of the complex modifiers considerably raising a gribostoykost of polymeric construction and composite materials, and, improving their physicomechanical properties is offered. Effective structures полимеркомпозитов on the basis of the polyester and epoxy binding are developed.
Keywords: polymeric composites, hostile environment, firmness increase, modifikatorypoliefirnykh and the epoxy binding.
Ведущая роль в процессах биоповреждения строительных материалов различной химической природы, эксплуатируемых в условиях повышенной температуры и влажности, принадлежит плесневым грибам (микромицетам). Это обусловлено быстрым ростом их мицелия, мощностью и лабильностью ферментативного аппарата [1-4]. Многочисленные обследования зданий и сооружений, эксплуатируемых в условиях биологически агрессивных сред, показали наличие значительного количества плесневых грибов на поверхности и в структуре полимерсодержащих строительных композиционных материалов [5-11].
Предложено использование комплексных модификаторов, значительно повышающих грибостойкость полимерных строительных и композиционных материалов, и, улучшающих их физико-механические свойства. Разработаны эффективные составы полимеркомпозитов на основе полиэфирных (ПН-63) и эпоксидных (К-153) связующих, наполненных кварцевым песком и
36
отходами производства (отходы обогащения железистых кварцитов (хвосты) ЛГОКа и пыль электрофильтров ОЭМК) с кремнийорганическими добавками (тетраэтоксисилан и «Ирганокс»). Данные составы обладают фунгицидными свойствами, высоким коэффициентом грибостойкости и повышенной прочностью при сжатии и растяжении. Кроме того, они имеют высокий коэффициент стойкости в растворах уксусной кислоты и пероксида водорода.
Экономическая эффективность разработанных составов полимеркомпозитов по сравнению с традиционными полимербетонами определяется тем, что они наполнены отходами производства, что значительно снижает их себестоимость [1216]. Кроме того, изделия и конструкции на их основе позволят исключить плесневение и связанные с ним процессы коррозии. Расчетный экономический эффект от внедрения полиэфирного композита составил 134,1 руб. на 1 м3, а эпоксидного 86,2 руб. на 1 м3.
Работа выполнялась при поддержке гранта РФФИ №12-08-97534.
Литература
1. Механизм микодеструкции полиэфирного композита / Павленко В. И., Ястребинский Р. Н., Ястребинская А. В., Ветрова Ю. В. // Международный научно-исследовательский журнал, Research Journal of International Studies. 2013. № 10-2 (17). С. 68-69.
2. Ястребинская А. В. Коррозионностойкие полимеркомпозиты на основе эпоксидных и полиэфирных олигомеров для строительства / Ястребинская А. В., Павленко В. И., Ястребинский Р. Н. // Перспективы развития строительного комплекса. 2012. Т. 1. С. 243-247.
3. Ястребинская А.В. Разработка и применение композиционного материала на основе эпоксидиановой смолы для строительных конструкций и теплоэнергетики / Ястребинская А. В., Огрель Л. Ю. // Современные наукоемкие технологии. 2004. №
2. С. 173.
4. Полимербетонная смесь / Огрель Л. Ю., Павленко В. И., Карнаухова А. В., Кирияк И. И. // Патент на изобретение RUS 2225377 15.04.2002.
5. Полимерные радиационно-защитные композиты / Павленко В. И. монография // В. И. Павленко, Р. Н. Ястребинский. Белгород. 2009.
6. Термопластичные конструкционные композиционные материалы для радиационной защиты / Павленко В. И., Епифановский И. С., Ястребинский Р. Н., Куприева О. В. // Перспективные материалы. 2010. № 6. С. 22-28.
7. Нанонаполненные полимерные композиционные радиационно-защитные материалы авиационно-космического назначения / Едаменко О. Д., Ястребинский Р. Н., Соколенко И. В., Ястребинская А. В. // Современные проблемы науки и образования. 2012. №
6. С. 128.
8. Радиационно-защитный композиционный материал на основе полистирольной матрицы / Павленко В. И., Едаменко О. Д., Ястребинский Р. Н., Черкашина Н. И. // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова.
2011. №3. С. 113-116.
9. Высокодисперсные органосвинецсилоксановые наполнители полимерных матриц / Павленко В. И., Ястребинская А. В., Павленко З. В., Ястребинский Р. Н. // Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Серия: Технические науки.
2010. № 2. С. 99-103.
10. Полимерные диэлектрические композиты с эффектом активной защиты / Павленко В. И., Ястребинский Р. Н., Едаменко О. Д., Ястребинская А. В. // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. 2009. № 3. С. 62-66.
11. Thermoplastic constructional composite material for radiation protection / Pavlenko V. I., Yastrebinskii R. N., Kuprieva O. V., Epifanovskii I. S. // Inorganic Materials: Applied Research. 2011. Т. 2. № 2. С. 136-141.
12. Структурообразование металлоолигомерных водных дисперсий / Ястребинский Р. Н., Павленко В. И., Ястребинская А. В., Матюхин П. В. // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. 2012. № 2. С. 121-123.
13. Механическая активация полимерных диэлектрических композиционных материалов в непрерывном режиме / Ястребинская А. В., Павленко В. И., Матюхин П. В., Воронов Д. В. // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. 2009. № 3. С. 74-77.
14. Огрель Л.Ю. Модификация эпоксидного связующего полиметилсилоксаном для изготовления стеклопластиковых труб и газоотводящих стволов / Огрель Л. Ю., Ястребинская А. В., Горбунова И. Ю. // Строительные материалы. 2006. № 5. С. 57-59.
15. Огрель Л.Ю. Полимеризация эпоксидного связующего в присутствии добавки полиметилсилоксана / Огрель Л. Ю., Ястребинская А. В., Бондаренко Г. Н. / Строительные материалы. 2005. № 9. С. 82-87.
16. Огрель Л. Ю. Структурообразование и свойства легированных эпоксидных композитов / Огрель Л. Ю., Ястребинская А. В. // Строительные материалы. 2004. № 8. С. 48-49.
Володченко А.А.
Младший научный сотрудник, кандидат технических наук, Белгородский государственный технологический университет им.
В.Г. Шухова
ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА ФОРМОВАНИЯ БЕЗАВТОКЛАВНЫХ СИЛИКАТНЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ
НЕТРАДИЦИОННОГО СЫРЬЯ
Аннотация
Установлено, что использование песчано-глинистых пород в качестве сырья для получения безавтоклавных силикатных материалов можно применять повышенные параметры давления прессования. Прочность сырца при этом увеличивается до 11 раз, а прочность пропаренных изделий более чем в 2 раза. Это позволит облегчить выпуск высокоэффективных стеновых материалов по энергосберегающей технологии.
Ключевые слова: известь, песчано-глинистые породы, безавтоклавные силикатные материалы.
Volodchenko A.A.
Junior researcher, PhD of Technical Siences, Belgorod State Technological University named after V.G. Shukhov, OPTIMIZATION OF PROCESS OF FORMING NON-AUTOCLAVE SILICATE MATERIALS BASED
ON UNCONVENTIONAL RAW MATERIALS
Abstract
Found that the use as raw material sand-clay rocks for non-autoclave silicate materials can apply high of pressure a compression. Durability in this raw brick increased to 11 times, and steamed strength more than 2 times ofproduct. This will facilitate the producing of highly efficient energy-saving wall materials.
Keywords: lime, sandy-clay rocks, non-autoclave silicate materials
Качество силикатных материалов, получаемых методом полусухого прессования, во многом определяется прочностью сырца. Высокая прочность силикатных материалов достигается при условии максимального уменьшения свободного пространства между компонентами смеси, а это, в свою очередь, зависит от прессового давления при формовании сырца. В технологии производства силикатного кирпича с использованием традиционного сырья на основе известково-песчаной сырьевой смеси прессовое давление
37
