CC BY
22
118
CHEMICAL PROBLEMS 2020 no. 1 (18) ISSN 2221-8688
UOT 629.5-029:62
EPOKSiD 9SASINDA KOMPOZiSiYA MATERiALLARIN ALINMASI
A.3. Rahimova, E.D. Mammadov
Azdrbaycan Dovldt Neft vd Sdnaye Universiteti Azerbaijan Dovldt Ddniz Akademiyasi E-mail: ragimova.adila@mail.ru, elxan.mammadov@,acsc.az
Tdqdim olunan mdqald ED-20 markali epoksid qatrani vd nanohissdcik sdviyydsindd alinan muxtdlif doldurucular dsasinda alinmi§ kompozisiyalarin tddqiqind hdsr edilmi§dir. Doldurucu kimi bor karbidi, saf mis ovuntusu, muxtdlif qrafit tdrkibli mis ovuntusu istifadd olunmu§dur. Qrafitin elektrokimydvi yolla misldndirilmdsinddn alinan doldurucularin, eldcd dd bu dolduruculardan istifadd etmdkld hazirlanan polimer kompozisiyalarin bdzi fiziki-mexaniki xassdldri oyrdnilmi§dir. dldd edilmi§ ndticdldrddn aydin olur ki, elektrokimydvi usulla alinan mis ovuntularinin 60-70%-i 80-100 nm sdviyydsindd ola bildr vd eyni zamanda aqreqat halinda olan ovuntularin olguldri 50-100mkm td§kil edir. Agar sozlar : epoksid, kompozisiya, polimer, doldurucu, mis ovuntusu
DOI: 10.32737/2221-8688-2020-1-118-123
Hazirda istehsal olunan qatranlarin ümumi hacminin 90%-ni epoksid qatranlari, qalan hissasini isa digar biofenollar, polifenollar, aminlar va aminfenollar asasinda alinan qatranlar ta§kil edir [1,2]. Epoksid qatranlari müasir texnikanin va sanayenin müxtalif sahalarinda 90X geni§ tatbiq edilan termoreaktiv polimerlardandir, onlar qoruyucu örtük konstruksiya materiallarinin, §ü§a plastiklarinin yapi§qanlarinin va s. alinmasinda istifada edilir [1-4]. Epoksid qatranlarini polimer matris kimi istifada edarak müxtalif doldurucular va barkidicilar götürmakla 9ox geni§ 9e§idli polimer kompozisiyalar, o
cümladan nano-kompozisiyalar alda etmak mümkündür. Bela ki, epoksid qatranlari bela materiallarin möhkamliyini tamin edir va daxil edilan dispers doldurucular sahasinda talab olunan xassalar toplusuna, o cümladan yüksak tribotexniki göstaricilara malik olan kompozisiyalarin yaradilmasina imkan verir [3, 4].
Taqdim olunan maqala ED-20 markali epoksid qatrani va nanohissacik saviyyasinda alinan müxtalif doldurucular asasinda alinmi§ kompozisiyalarin fiziki-mexaniki xassalarinin tadqiqina hasr edilmi§dir.
Tacrübi hissa
Polimer matris kimi epoksid 20 qatrani va dispers doldurucu olaraq bor karbidi, saf mis va müxtalif tarkibli mis-qrafit (elektroliz üsulu ila mislandirilmi§ qrafit) götürülmü§dür. Doldurucu kimi mis va qrafita üstünlük verilmasi onlarin tribotexniki sahalarda antifriksion materiallar kimi tatbiq imkanlarinin geni§ olmasidir [3].
Qrafitin elektrokimyavi yolla mislandirilmasindan alinan doldurucularin, elaca da bu dolduruculardan istifada etmakla hazirlanan polimer kompozisiyalarin bazi
göst aricilari cadval 1-da verilmi§dir.
Kompozisiyaya §ixta tarkibi se9ilarkan doldurucunun kütla miqdari (bor karbidindan ba§qa) asas götürülmü§dür. Doldurucularin sixliginin müxtalif olmasi onlarin eyni kütla miqdarinda müxtalif hacm tutmasina sabab olur va elaca da epoksid:doldurucu hacm nisbati onlarin kütla nisbatindan farqlanir. Bu isa mikroqurulu§u va xassalari qiymatlandirarkan mümkün qadar har iki nisbata istinad etmayi zaruri edir [6-8].
CHEMICAL PROBLEMS 2020 no. 1 (18)
www.chemprob.org
А.Э. R9HÍMOVA va b.
119
Cadval 1. Müxtalif dolduruculu va kompozisiya materiallarinin bazi göstaricilari va
fiziki-mexaniki xassalari.
№ Doldurucu Doldurucu nun miqdari,q Doldur ucunun hacmi Kompozisi yanin ümumi Kompozisi yanin kütlasi, q Umumi hacmda doldurucunun miqdari, % i i q Barklik
hacmi Cami Mis
1 B4C 5 1.98 12.9б 17.7б 31.4 - 1.29 40
2 Cu 10 1.12 12.12 22.7б 88.11 88.11 1.83 3B
3 Mislanmiç qrafit 60%CU 40%qrafit 5 3 2 1.14 0.34 0.8 12.14 17,7б 39 22.9 1.32 27
4 Mislanmiç qrafit 80%Cu 20%qrafit 5 4 1 0.85 0.4б 0.4 11.85 17.7б 42.2 33.7 1.5 43
5 Mislanmiç qrafit 90%Cu 10%qrafit 5 4.5 0.5 0.б4 0.52 1.25 11.б1 17.7б 43 40 1.53 39
б Elektroki-myavi üsulla alinmiç nano mis ovuntusu 12.5 1.25 27 1б 8б. 11 8б. 11 2.27 304
Tadqiqat zamani qariçigi olmayan S11000 markali standart va elektrokimyavi üsulla alinmiç mis ovuntulardan istifada edilmi§dir. Bela ovuntular <40% nanohissacikl ardan ibaratdirlar. S11000 markall standart va elektrokimyavi üsulla alinmiç mis ovuntularin qranulometrik tarkibin müayyan edilmasi ^ün sedimentasiya üsulu istifada edilmi§dir [9, 10]. Mis va mis asasli arintilar yaxud kompozisiya materiallari
^ün an effektli dispersion mühit kimi tsikloheksanon, butil spirti va asetondan istifada olunmuçdur.
Sedimentasiya analizi "Mastersizer -2000" qurgusunda aparilmi§dir. Analizin naticalari çakil 1 va cadval 2-da verilmiçdir. 9lda edilmiç naticalar asasinda mis ovuntusu ûçûn orta ôlçû hesablanmiç va 36 mkm (а m or=36 mkm) oldugu müayyan olunmuçdur.
/ / / —,-—^ /л J \ \ , \! К П / 1 / \ \ 1 i \ 1 л \ \ ■
0.1 .0 11 Чох 100 0 1000.0
DÍSPERSLÍK. nikni
Çakil 1. Mis ovuntusunun sedimentasiya analizi
Mis ovuntusunu seçilmasi va dispersliyin tayin ovuntularinin mexaniki qariçdirma ila §ixta edilmasinda maqsad mis va mis-qrafit hazirlamaqdir. Mis ovuntusu tadqiqat zamani
120
EPOKSiD 9SASINDA KOMPOZiSiYA
püskürdürma üsulu ila alindigi ü9ün daha ovuntular se9ilarak onlarin qranulometrik effektli hesab olunur va daha münasib tarkibi müayyan edilmi§dir.
Cadval 2. Mis ovuntusunun qranulometrik tarkibi
Mis ovuntusunun sahasi (mkm) va hacmi (%)
Öaha Hacm Saha Hacm Saha Hacm Saha Hacm
1.06 0. 02 4 . 8 3.48 22.49 58.80 103.58 91. 94
1.24 0. 08 5.69 4. 54 26.20 67. 55 120.67 92. 92
1.44 0.18 6.63 6.15 30. 53 75.09 140.58 94.23
1. 68 0.36 7. 72 8. 58 35.56 81. 08 163.77 95.75
1. 95 0. 60 9.00 12. 12 41.43 85.41 190.80 97.29
2.28 0. 92 10.48 17. 00 48.27 88.22 222.28 98. 61
2,65 1,29 12,21 23,34 56,23 89,79 258,95 99,54
3 . 09 1 . 72 14.22 31 . 07 65.51 90 . 55 301.68 100.00
orta saha - am or=36 mkm
Proses müddatinda i9arisina qrafit ovuntulari daxil edilmi§ mahlul firlanan qari§diricinin kömayi ila mütamadi qari§dirilir. Bela ki, ovuntu hissaciklari üzarinda barabar paylanmi§ örtük amala galmasi ü9ün ovuntularin intensiv qari§dirilmasi vacibdir. Elektrolitin talab olunandan 90X qizmamasi ü9ün isa (temperatur 50-550C olmalidir) onun daxilina i9arisinda su axini yaradilan §ü§a borulu
soyuducu daxil edilmi§dir. Proses zamani vannada garginlik 12 V saxlanilir, carayanin gücü 15-17 A qabul edilir.
Elektroliz zamani anod materiali olaraq misdan, elektrolit kimi CuSÜ4 mahlulundan istifada edilmi§dir. Proses qalvanik rejimda 500-4000 A/m2 carayan sixliginda aparilmi§dir.
Naticalarin müzakirasi
Qrafit danalari üzarinda misin ilkin kristalla§ma marhalasinin öyranilmasi göstarmi§dir ki, misin kristalla§ma markazlari 2000 A/m2-dan yüksak carayan sixliginda va 240 mV katod potensialinda yaranir va danalarin sathinin effektli örtülmasi hayata ke9ir. Qeyd etmak lazimdir ki, bu rejimlardan a§agi carayan sixligi va katod potensialinda yena da qrafitin mislandirilmasi ba§ verir, lakin bu zaman formala§an mis qatinin bircinsliyi, sixligi va bütövlüyü optimal rejimda qeyda alinan göstaricilardan 9ox farqlanir, metal qatinin bütövlüyünün pozulmasi ehtimali daha 9ox olur, bu da öz növbasinda alinan ovuntunun dendritliyini
pozur va bütün xassalarin a§agi dü§masi ila naticalanir.
Ünda bela naticaya galmak olar ki, mis-qrafit ovuntusunu effektiv §akilda almaq ü9ün elektrod kimi ela materialdan istifada etmak maqsadauygundur ki, o mis ionuna nisbatan maksimum ifrat garginliya malik olsun. Müayyan edilmi§dir ki, misin an az 9ökmasina sabab olan Nb va Ta katodlaridir, lakin ucuz ba§a galan Pb va Ti metallarini katod olaraq se9mak daha maqsadauygun hesab edilir. Eyni zamanda qeyd etmak lazimdir ki, Ti digar materiallara nisbatan daha yüksak ifrat garginliya malikdir va Ti katodlarinda yaranan metal fazalarin ifrat garginliklari yüksak oldugu ü9ün 9ökdürülan misin sapkili katodda
A.a RafflMOVA Y3 b.
121
paylanmasina daha alveri§li §arait yaranir. Mahz buna gora katod olaraq Ti segilir.
Elektrokimyavi metodla mislandirilma rejimlarinin duzgun segilmasi naticasinda misin sapkili katod olan qrafitin sathina gokmasi prosesi yuxarida gostarilan elektrod materialinin yuksak ifrat garginliya malik olmasi naticasinda ba§ verir.
Aparilan sonraki eksperimentlarda mahz elektrokimyavi metod asasinda va optimal elektroliz rejimlarinin segilmasi ila reduksiyaedicisiz muhitda qrafit ovuntusunun misla ortulmasi prosesi hayata kegirilmi§dir.
Mislandirmak ugun qaynadilmi§ va qurudulmu§ 10 q qrafit ovuntusu elektrolizatora daxil edilmi§ va proses zamani elektrolit mahlul qari§diricinin komayi ila fasilasiz olaraq qari§dirilmi§dir. Mislandirma prosesinda vaxt amilinin da boyuk tasirini nazara alaraq qrafit ovuntusunun har bir
fraksiyasi ugun (50,100 , 200 , 315 mkm) ayri-ayriliqda muxtalif vaxt intervalinda ( 30, 60, 90 daq ) mislandirma aparilmi§dir. Alinmi§ mis-qrafit ovuntusu 80-90 °C temperaturda distilla edilmi§ suda yuyulmu§, daha sonra isa 120-150°C temperaturda 2-3 saat qurudulmu§dur.
Elektrokimyavi usulla alda edilmi§ mis-qrafit ovuntularinin tarkibindaki mis-qrafitin tayin edilmasi maqsadi ila MTA-915 tipli atom absorbsiya cihazinda element analizi aparilmi§dir.
§akil 2-da saf mis ovuntusu doldurulmu§ kompozitin muxt alif sahalar uzra mikroqrulu§u taqdim olunmu§dur. Bu goruntulardan aydin olur ki, hissaciklar olgularina gora kaskin farqlanir, materialin homogenliyi va alda olunan kompozitda kegirici mis torun tamligi tamin olunmur.
§akil 2. Saf mis ovuntusu dolduruculu kompozitin muxtalif sahalar uzra mikroqurulu§u, x400
§akil 3 60% Cu+40% C tarkibli mislandirilmi§ qrafit dolduruculu
kompozisiyanin mikrostrukturuna aiddir. Bu kompozisiyada qrafitin hacm payi misa nisbatan xeyli yuksakdir. Mikroqurulu§da tutqun gorunan sahalar mahz qrafitin yuksak hacm miqdari ila bagli olur. Qurulu§da qrafitin tutdugu hacmin mis hissaciklarinin
tutdugu hacmdan ~ 2,6 dafa artiq oldugunu gostarir.
Gostarilan mikroqurulu§da bazi sahalarda mis hissaciklarinin toplanmasi matris ila doldurucunun sixliqlari arasinda boyuk farqin olmasi ila izah edila bilar va buna baxmayaraq bela qurulu§da barkliyin qiymati kifayat qadar yuksakdir.
122
EPOKSÍD 9SASINDA KOMPOZÍSÍYA
80% Cu+20% C tarkibli mislandirilmi§ qrafit dolduruculu kompozitin mikroqurulu§u §akil 4-da góstarilmi§dir. Bela tarkibda misin va qrafitin kompozisiyada tutdugu hacmlar taxminan barabarla§ir va mikroqurulu§un §aklinda óz aksini barabar paylanmi§ mis va qrafit hissaciklari halinda tapir. Mikrofotoqrafiyalar elektron mikroskopun komayila disperlanmi§ nano mis (nanohissacik
saviyyasinda) ovuntusunun górünü§üdür. Mis ovuntusu nano saviyyada ham iri, ham da ki9ik ól9ülara malikdir. Hissaciklarin ól9üsü 50-200nm haddi daxilinda a§karlanmi§dir va bela ól9ü góstarir ki, alinan ovuntular zaif aqreqatla§mi§ formada da olur. 50-200 nm ba§qa 30-50nm ól9üda da hissaciklar alda etmak olur va fraksiyalarin alinmasinda müasir xirdalayicilardan istifada olunmalidir.
§akil 3. 60% Cu+40% C tarkibli mislanmi§ qrafit dolduruculu kompozitin mikrostukturu, x400
§akil 4. Disperslanmi§ nano mis dolduruculu kompozitin mikrostrukturu, x1700
9lda edilmi§ naticalardan aydin olur ki, elektrokimyavi üsulla alinan mis ovuntularinin 60-70%-i 80-100 nm saviyyasinda ola bilar va
eyni zamanda aqreqat halinda olan ovuntularin ól9ülari 50-100mkm ta§kil edir.
References
1. Bobylev V.A. Specialty epoxies for Tekhnologii. 2005, no. 5, pp. 8-11. (In adhesives and sealants. Klei. Germetiki. Russian).
А.Э. RaHÎMOVA УЭ b.
123
2. Yeseliev A.D., Bobylev V.A. The state and prospects of the development of epoxy resins and hardeners for adhesives in Russia. Klei. Germetiki. Tekhnologii. 2006, no. 7, pp. 1-8. (In Russian).
3. Lumley R. and Morton A. The book:Nanoparticle technologies and applications. Chapter "Nanoengineering of metallic materials". Editors R.H.J. Hannink, A.J. Hill. 2006, pp. 219-250.
4. Casey P. The book: Nanoparticle technologies and applications. Chapter "Nanostructure control of materials". 2006, pp. 1-31.
5. Ragimova A.A., Mammadov E.D. The role of polymer composition materials in the protection of outer surface of silinder thimbles from kavity erosion and corrosion.
Proceedings of Azerbaijan State Marine Academy. 2018, no. 1(27), pp.16-20.
6. Chernov I.A., Deberdeev T.R., Novikov G.F., Garipov R.M., Irzhak V.I. Dielectrical investigations of low temperature hardening of epoxide resin ED-20. Plast.Massy -Plastics. 2003, no. 8, pp. 5 ( In Russian ).
7. Kuleznev V.N. "Polymer mixtures". Moscow: Himiya Publ., 1980, p. 304.
8. "Polymer mixtures". Edited by D.Pol and S. Hemen., in 2 volumes. Moscow: Mir Publ., 1981, p. 549; p. 453.
9. Fleer G., Liklema Ya. Absorption from the solution on the surface of solid bodies. Edited by Parfite G. Rodchester K. Moscow: Mir Publ., 1986, p. 182.
10. Encyclopedia of Polymer. Moscow: Sov. encyclopedia Publ. 1972, Vol. 3, p. 956.
ПОЛУЧЕНИЕ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ЭПОКСИДА
А.А. Рагимова, Э.Д. Мамедов
Азербайджанский государственный университет нефти и промышленности Азербайджанская государственная морская академия E-mail: ragimova.adila@mail.ru, elxan.mammadov@acsc.az
Исследование посвящено получению композиционных материалов на основе эпоксида ED-20 и различных наполнителей. В качестве наполнителей использован омедненный графитовый порошок с различным содержанием меди, полученный электрохимическим методом. Также изучены некоторые физико-химических свойства омедненных графитовых порошков и полимерных композиций на их основе.
Ключевые слова: эпоксид, композиция, полимер, наполнитель, графит, медный порошок.
PREPARATION OF EPOXIDE ED-20-BASED COMPOSITION MATERIALS
A.A. Ragimova, E.D. Mamedov
Azerbaijani State Oil and Industry University Azerbaijani State Maritime Academy E-mail: ragimova.adila@mail.ru, elxan.mammadov@acsc.az
The paper explores preparation of composition materials on the basis of epoxide-ED-20 and various fillers. A coppered powdered graphite with various copper content obtained through electrochemical method was used as filler. Also, some physical-chemical properties of coppered powdered graphites and polymer compositions thereupon were studied.
Keywords: epoxide, composition, polymer, filler, graphite, copper powder.
