Научная статья на тему 'РАЗРАБОТКА КОМПОНЕНТНОГО СОСТАВА ПОРОШКОВОЙ КРАСКИ С АНТИСТАТИЧЕСКИМИ СВОЙСТВАМИ НА ОСНОВЕ ПОЛИЭФИРНОЙ СМОЛЫ'

РАЗРАБОТКА КОМПОНЕНТНОГО СОСТАВА ПОРОШКОВОЙ КРАСКИ С АНТИСТАТИЧЕСКИМИ СВОЙСТВАМИ НА ОСНОВЕ ПОЛИЭФИРНОЙ СМОЛЫ Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

CC BY
95
17
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ПОЛИМЕРНЫЕ КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ / ПОЛИЭФИРНАЯ ПОРОШКОВАЯ КРАСКА / ТОКОПРОВОДЯЩИЕ НАПОЛНИТЕЛИ / МОДИФИЦИРОВАННЫЙ ХРИЗОТИЛ / ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ / ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ / ПОЛЯРИЗАЦИОННОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ / ПИТТИНГОВАЯ КОРРОЗИЯ

Аннотация научной статьи по химическим технологиям, автор научной работы — Наумова Людмила Николаевна, Ватаман Вадим Юрьевич, Сущенко Никита Алексеевич, Гетманов Сергей Николаевич

Получен компонентный состав полимерного композита на основе полиэфирной порошковой краски. В качестве наполнителя использовали токопроводящие наполнители и модифицированный хризотил. Проведены механическая и физико-химическая модификация наполнителей композита, электронномикроскопические исследования компонентов порошковой краски с указанием их химического состава, а также тепло- и электропроводность, поляризационные свойства композита и его питтинговая коррозия.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по химическим технологиям , автор научной работы — Наумова Людмила Николаевна, Ватаман Вадим Юрьевич, Сущенко Никита Алексеевич, Гетманов Сергей Николаевич

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

DEVELOPMENT OF THE COMPONENT COMPOSITION OF POWDER PAINT WITH ANTISTATIC PROPERTIES BASED ON POLYESTER RESIN

The component composition of a polymer composite based on polyester powder paint was obtained and conductive fillers and modified chrysotile were used as a filler. Mechanical and physico-chemical modification of composite fillers was carried out. Electron microscopic studies of powder coating components were carried out, indicating their chemical composition, as well as thermal and electrical conductivity, polarization properties of the composite and its pitting corrosion.

Текст научной работы на тему «РАЗРАБОТКА КОМПОНЕНТНОГО СОСТАВА ПОРОШКОВОЙ КРАСКИ С АНТИСТАТИЧЕСКИМИ СВОЙСТВАМИ НА ОСНОВЕ ПОЛИЭФИРНОЙ СМОЛЫ»

Научная статья/АгИе1в

УДК 691.714

https://doi.org/10.34130/2306-6229-2023-2-54

Разработка компонентного состава порошковой краски с антистатическими свойствами на основе полиэфирной смолы

Наумова Людмила Николаевна1, Ватаман Вадим Юрьевич2, Сущенко Никита Алексеевич3, Гетманов Сергей Николаевич4

1234Белгородский государственный технологический университет им. В. Г. Шухова, г. Белгород, Россия, 308012, ул. Костюкова, дом 46. 1 naymova ln@mail.ru

Аннотация. Получен компонентный состав полимерного композита на основе полиэфирной порошковой краски. В качестве наполнителя использовали токопроводящие наполнители и модифицированный хризотил. Проведены механическая и физико-химическая модификация наполнителей композита, электронно-микроскопические исследования компонентов порошковой краски с указанием их химического состава, а также тепло- и электропроводность, поляризационные свойства композита и его питтинговая коррозия.

Ключевые слова: полимерные композиционные материалы, полиэфирная порошковая краска, токопроводящие наполнители, модифицированный хризотил, теплопроводность, электропроводность, поляризационное сопротивление, питтинговая коррозия

Для цитирования: Наумова Л. Н., Ватаман В. Ю., Сущенко Н. А., Гетманов С. Н. Разработка компонентного состава порошковой краски с антистатическими свойствами на основе полиэфирной смолы // Вестник Сыктывкарского университета. Серия 2. Биология, геология, химия, экология. 2023. № 2 (26). С. 54-70. https://doi.org/10.34130/2306-6229-2023-2-54

Development of the component composition of powder paint with antistatic properties based on polyester resin

Lyudmila N. Naumova1, Vadim Yu. Vataman2, Nikita A. Sushchenko3, Sergey N. Getmanov4

1 234Belgorod State Technological University named after V. G. Shukhov, Belgorod, Russia, 308012, Kostyukova str., 46. 1 naymova_ln@mail.ru

Abstract. The component composition of a poiymer composite based on polyester powder paint was obtained and conductive fillers and modified chrysotiie were used as a fiiier. Mechanical and physico-chemical modification of composite fillers was carried out. Electron microscopic studies of powder coating components were carried out, indicating their chemical composition, as well as thermal and electrical conductivity, polarization properties of the composite and its pitting corrosion.

Key words: polymer composite materials, polyester powder paint, conductive fillers, modified chrysotile, thermal conductivity, electrical conductivity, polarization resistance, pitting corrosion

For citation: Naumova L. N., Vataman V. Yu., Sushchenko N. A., Getmanov S. N. Development of the component composition of powder paint with antistatic properties based on polyester resin. Vestnik Syktyvkarskogo universi-teta. Seriya 2. Biologiya. geologiya. himiya. ekologiya = Syktyvkar University Bulletin. Series 2. Biology, geology, chemistry, ecology, 2023. 2(26): 54-70. (In Russ.) https://doi.org/10.34130/2306-6229-2023-2-54

Введение. Создание композиционных материалов с защитными функциональными покрытиями электростатического спектра действия является актуальным [1].

Использование полимерных композиций в качестве защитного покрытия металлических поверхностей на основе порошковых составов набирает обороты [2].

Для покрытий функционального назначения широко используются эпоксидные [3; 4] и полиэфирные составы [5; 6]. Они отличаются низкой стоимостью, простотой обслуживания и длительной защитой в агрессивных средах. Также обладают гибкостью, ударопрочностью, низкой проницаемостью, хорошей термостойкостью и адгезией. После отверждения их можно использовать в течение длительного времени при температуре до 150-190°С

Проводником электрического тока в полимерных композициях являются частицы наполнителя, в качестве которых используются сажа, графит, углеродное волокно, металлические порошки, металлические усы и др. [7; 8].

Проводящие покрытия с высоким содержанием металлической пыли имеют высокую насыпную плотность, и поэтому их трудно наносить на подложку [9]. Таким образом [3; 10; 11], использование углеродных материалов в качестве проводящего наполнителя имеет преимущество перед металлами. Наиболее изученными являются полимерные смеси со статическим (хаотичным) распределением проводящего наполнителя [12; 13].

Направленное регулирование свойств полимерного композитного материала путем модификации волокнистого наполнителя является одним из наиболее простых и перспективных методов, позволяющих создавать композиты с улучшенными функциональными свойствами на основе существующих волокнистых материалов [14; 15].

Полимерные электропроводящие составы широко используются в различных областях техники. Важно получить защитные функциональные покрытия, которые наносят методом электростатического напыления заполненных лакокрасочных материалов, полученных по порошковой технологии [16; 17].

Антистатические композиционные лакокрасочные материалы применяют при создании покрытий по металлу, а также в сфере защиты изделий от коррозии.

Цель работы состояла в подборе компонентного состава порошковой краски с антистатическими свойствами на основе полиэфирной смолы.

Для достижения поставленной цели необходимо было:

• провести литературный поиск по тематике работы и проанализировать материалы со специальными свойствами на основе полимерной матрицы;

• подобрать компонентный состав с антистатическими свойствами;

• изучить физические и электропроводящие свойства полученного материала.

Полиэфирное связующее. Сырье для порошковых красок базируется в большом перечне необходимых веществ для их производства. Порошковые краски являются твердыми дисперсными композициями с входящими в их составы системы пленкообразователей в виде смол, отвердителей, наполнителей, пигментов, рабочих целевых добавок. По изученным литературным источникам, для создания порошковой краски с токопроводящими свойствами предпочтение отдают полимерам на основе эпоксидных и полиэфирных основ.

Полиэфирные краски - композиции сложного состава. Наряду с основным пленкооб-разователем - полиэфиром - они содержат отвердители, пигменты и наполнители, вещества, улучшающие переработку, смачивание и растекание расплавов. Покрытия на основе полиэфиров характеризуются повышенной атмосфероустойчивостью, стойкостью к механическим повреждениям и истиранию. Достоинствами полиэфирной смолы являются долговечность при наружном применении, механическая прочность, незначительное изменение цвета в случае излишней полимеризации. Недостатками будут низкая химическая активность, а также требуется высокая температура полимеризации.

Токопроводящие наполнители. Расплавы порошковых покрытий обладают высоким поверхностным натяжением, что может негативно сказаться на качестве и внешнем

виде покрытия. Обычно необходимо вводить добавки, которые контролируют разлив порошкового покрытия, что позволяет повысить текучесть расплава, тем самым улучшая внешний вид, предотвращая образование дефектов. Эти добавки обычно представляют собой высоковязкие жидкости на основе полиакрилата, их обычно вводят перед выгрузкой реактора [18].

Выделяют функциональные добавки, придающие лакокрасочному покрытию определенные качества. Так, введение антистатических добавок позволяет свести к минимуму или даже полностью устранить явление статического электричества. Действие антистатиков заключается в снижении удельного сопротивления поверхности материалов, что приводит к рассеиванию заряда. В качестве антистатического средства используются сильно рассеянные электропроводящие вещества, такие как сажа, графит, углеродное волокно, углеродные нанотрубки, оксиды металлов, металлические порошки. В исследованиях использовали графит и алюминий [19; 20].

Сажа широко используется в качестве электропроводящего наполнителя с электрофильтрами. После этого удаляются примеси и проводится герметизация и гранулирование. Как и сажа, графит является не менее распространенным проводящим наполнителем. Это мягкий минерал темно-серого цвета с металлическим блеском. Благодаря своим хорошим электрическим свойствам он широко используется в радиотехнике. Величина удельного электрического сопротивления графита в основном зависит от пористости, размера зерна, размера кристаллита, что, в свою очередь, зависит от способа его получения (нагрев кокса в печи, пиролиз газообразных углеводородов и др.). Электропроводность монокристалла графита обладает высокой анизотропией, имеет металлический характер в плоскости слоев, в вертикальном направлении графит является полупроводником [21; 22].

Алюминий использовали в виде вязкого состава. Алюминиевая пудра была разведена в лаке. С целью анализа динамики электропродности композита вводимое количество алюминия было разным.

Модифицированный хризотил. Природный хризотил асбест (3MgO•2SiO2•2H2O) состоит из гидросиликата магния, легко расщепляющегося на тонкие, прочные волокна. Выбран в качестве наполнителя в данной композиции, потому что имеет высокую термостойкость, обладает исключительными физико-механическими свойствами, щелочестой-костью, повышенными сорбционными, тепло-, звуко- и электроизоляционными свойствами. Хризотил используют в области строительства, промышленного производства хризо-тилтехнических изделий для авиационной, тракторной, автомобильной, химической и электрохимической отраслей промышленности, а также для машиностроения, судостроения, в оборонной промышленности и ракетостроении.

В данной работе его применение направлено на повышение химической стойкости композита, так как полиэфирная матрица не является химически стойкой в агрессивных средах. Модифицирование проводили специальным способом.

Поскольку волокна обладают высокой адсорбционной способностью, этот факт учитывали и для равномерного распределения компонентов на их поверхности.

Результаты и обсуждение. Технологические аспекты подготовки и получения полимерной композиции. При изготовлении композиционных материалов специального назначения важными преимуществами обрабатываемости являются улучшение прочностных свойств, повышение надежности, введение волокнистых армирующих наполнителей, а для придания композиции токопроводящих свойств - введение в ее состав графита и алюминия.

Получение композиционного состава проводили в лабораторных условиях, готовили несколько составов. Апробацию начинали с нижеприведённого состава.

В пластмассовую форму наливали 10 г полиэфирной смолы, 0.2 г графита и равномерно перемешивали, после чего добавляли 2 г отвердителя и оставили на 24 часа при комнатной температуре.

В пластмассовой формочке смешали 10 г полиэфирной смолы с 3.2 г ацетона и перемешали в течение 1-2 мин., после чего добавили 2 г отвердителя и оставили на 24 часа при комнатной температуре.

В пластмассовой формочке смешали 10 г полиэфирной смолы, 0.2 г графита, 0.2 г хризотила и добавили 2 г отвердителя, перемешивали в течение 1-2 мин. и оставили на 24 часа при комнатной температуре.

В пластмассовой формочке смешали 10 г полиэфирной смолы и 3.2 г ацетона, перемешивали в течение 1-2 мин., после чего добавили уже перемешанные 0.2 г графита и 0.2 г хризотила, перемешали и добавили 2 г отвердителя. Оставили на 24 часа при комнатной температуре.

По прошествии срока отвердевания полученные образцы извлекли без повреждений из пластмассовых форм. Дальнейшие эксперименты были направлены на изучение свойств полученного композита, обладающего как токопроводящими свойствами, так и специальными за счет модифицирования полимерной матрицы.

Для изучения свойств состава с указанными свойствами были приготовлены композиции следующих составов:

• № 1 - полиэфирная порошковая краска, углерод;

• № 2 - полиэфирная порошковая краска, алюминий (6.2);

• № 3 - полиэфирная порошковая краска, алюминий (3.96);

• № 4 - полиэфирная порошковая краска, углерод, хризотил;

• № 5 - полиэфирная порошковая краска, алюминий, углерод, хризотил.

Процентное содержание компонентного состава представлено в табл. 1.

Таблица 1

Компонентный состав полимерной композиции

Номер образца Компонентный состав Процентное содержание, мас. %

1 Порошковая краска, 89 90 85

алюминий 11 10 15

2 Порошковая краска, 14 13 10

алюминий 86 87 90

3 Порошковая краска, 82 82 77

Графит, 10 5 14

Модифицированный хризотил 8 9 9

4 Порошковая краска, 20 21 18

алюминий 80 79 82

5 Порошковая краска, 22 26 16

Графит, 2 1 3

Алюминий, 74 72 77

Модифицированный хризотил 2 1 4

Для прессования порошкового состава использовали гидравлический пресс ПСУ-50, прессовочную форму для таблеток диаметром 10 мм и высотой 10 см. Измельченную смесь засыпали в пресс-форму для таблеток, потом пуансоном утрамбовывали и аккуратно подносили под гидравлический пресс. При помощи вентиля опускали плиту пресса до момен-

57

та, пока она не будет спрессована, после этого вытаскивали пресс-форму из-под пресса и выталкивали таблетку с помощью гидравлического пресса.

Рис. 1. Измеритель ИТЭМ-1М

1 - термоблок; 2 - измерительный блок (ИБ); 3 - механизм подъема; 4 - цифровое табло; 5 - индикаторы «с 100», «мм», «Вт/(мК)», «ГОТОВН»; 6 - переключатели «ДИАПАЗОН, Вт/(мК)», «РОД РАБОТ», и кнопка «КАЛИБР Кт»; 7 - резисторы «УСТ. Rк», «УСТ. Ь>, «УСТ. D»; 8 - тумблер

и индикатор включения сети

Техническое оснащение для проведения экспериментальной части работы.

Определение теплопроводности полимерного композита проводили с использованием измерителя ИТЭМ-1М. Основой работы измерительного прибора является стационарный метод сравнительного измерения. На рис. 1 показана тепловая модель метода измерения.

Рис. 2. Схематичный разрез тепловой части модели измерителя.

1 - блок верхний (БИВ); 2 - образец испытуемый; 3 - тепломер; 4 - рабочий слой тепломера; 5 - блок нижний (БИН)

Образец № 2 в форме диска или цилиндра и термометр, контактирующий с ними, помещается между двумя блоками 1 и 5 с одинаковой теплоемкостью. Верхний блок перегревается на 5-10 К относительно нижнего блока, как показано на рис. 2.

Для материалов с теплопроводностью 7 Вт/(м ■ К) изменение перепада температур в образце осуществляется с помощью термопар, установленных на нижнем сердечнике вблизи четырех контактных поверхностей, а при более высокой теплопроводности исследуемых материалов измеряется с помощью усиленных термопар, расположенных в двух радиальных отверстиях вблизи концов образца.

Рис. 3. Общий вид коррозиметра «Эксперт - 004» с описанием функциональных возможностей

Наибольший интерес представляют исследования коррозионной устойчивости полученного композита с различным наполнением матрицы. В этом случае использовали кор-розиметр «Эксперт-004» (рис. 3).

Для определения общего показателя коррозии металлов используется высокоточный, усовершенствованный метод поляризационного сопротивления с автоматической балансировкой разности начальных потенциалов электродов, что позволяет сформировать коррозионные свойства металлов с оксидными и конверсионными пленками.

Электронно-микроскопические исследования модифицированных волокон хризотила и состояния поверхности полученного композита выполнены с использованием соответственно электронного микроскопа высокого разрешения марки TESCAN MIRA 3 LMU и Digital Microscope. Общий вид прибора представлен на рис. 4.

Подготовка модифицированных волокон хризотил-асбеста. Модифицированием испытывали волокна товарного хризотила и подвергали их воздействию физических и химических факторов для улучшения адсорбционного состояния поверхности волокна и изменения его структурных характеристик.

Рис. 4. Общий вид микроскопов, используемых в работе

Изучение технологических свойств полимерного композиционного материала физико-химическими методами.

Рис. 5. Электронно-микроскопические снимки волокон хризотила.

1 - исходный хризотил; 2, 3 - модифицированный хризотил

Структура волокон хризотила. Электронно-микроскопические исследования его модифицированных волокон выполнены с помощью электронного микроскопа высокого разрешения марки TESCAN MIRA 3 LMU. Для исследования волокнистого наполнителя методом аналитической электронной микроскопии были взяты модифицированные волокна, подвергнутые специальной обработке. Волокна хризотила использовали для повышения коррозионной устойчивости полимерного композита на основе полиэфирной матрицы, так как данная матрица не коррозионно-устойчива.

На рис. 5 видно, что расщепление волокон товарного хризотила на фибриллы происходит под действием модифицирующих факторов. Данный факт является главным, поскольку раскрывает большие возможности использования данного компонента в полимерной композиции.

Таблица 2

Химический состав порошковой краски без наполнителя

Название спектр, вес. %а С 0 Na Мд А1 51 5 К 77 Ив Си 5г Ва

ПК. Спектр К 52.38 32.64 - - 2.76 2.32 1.18 0.81 1.88 0.23 0.09 - 5.70

ПК. Спектр 1 56.98 36.08 0.08 - 0.25 0.15 1.22 0.03 0.82 0.06 0.03 - 4.31

ПК. Спектр 2 13.92 48.17 0.35 0.34 12.35 12.74 1.20 3.44 1.95 0.52 0.06 - 4.96

ПК. Спектр 3 21.20 50.52 0.40 0.28 10.08 10.15 0.44 2.81 1.56 0.45 0.08 - 2.04

ПК. Спектр 4 42.08 33.47 0 - 0.27 0.15 5.01 0.06 0.70 0.05 0.10 0.40 17.71

ПК. Спектр 5 57.82 29.26 0.07 - 0.30 0.10 2.12 0.03 1.50 0.11 0.06 - 8.64

Использование таких волокон позволит равномерно распределить на своей поверхности в композиционном материале алюминий и графит. Конечно, и большую роль играет процесс равномерного перемешивания многокомпонентной системы. Данный факт в дальнейшем будет способствовать положительному влиянию на физико-механические свойства композиционного материала. Электронные микроснимки распределения волокнистого наполнителя в композиционном материале представлены на рис. 5 в качестве полиэфирного покрытия без наполнителя и с наполнителями.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Определение химического состава порошковой краски на основании энергодисперсионного анализа. Энергодисперсионный состав компонентов порошковой краски без наполнителя представлен в табл. 2.

Химический состав порошковой краски на основе модифицированных волокон представлен в табл. 3.

Таблица 3

Химический состав порошковой краски на основе модифицированного хризотила

Полимерный композит с модифицированными волокнами (М-2)., вес. % 0 Ш Мд А1 51 5 С1 К Са 77 Ив Ва

Спектр К 48.36 - 10.38 2.98 9.40 3.86 0.22 0.83 0.46 5.39 1.27 16.84

Спектр 1 53.45 - 25.09 0.43 17.89 - 0.56 - 1.54 - 1.04 -

Спектр 2 52.02 0.32 0.78 14.44 16.75 0.31 - 6.07 - 8.23 1.07 -

Спектр 3 33.45 1.10 0.64 0.44 13.70 - - - 3.29 0.61 46.76

Спектр 4 57.42 0.33 2.06 9.51 11.72 0.55 - 3.30 - 12.60 1.11 1.39

Спектр 5 41.47 - 2.92 0.92 1.69 10.21 - - - 8.31 0.71 33.76

Из приведенного химического состава порошковой краски видно, что в сравнении с полиэфирной краской без наполнителя и с наполнителем, в последнем отсутствуют компоненты С; О; S, и появились О; Ca; Ж

Увеличилось процентное содержание Mg; Si; Al; К ТС; Fe; Ba (первые два характерны при введении хризотила). При введении наполнителя модифицированного хризотила уменьши-

лось содержание ^ и №. Из приведенной электронной многослойной карты видно, что основной элементный состав порошковой краски с наполнителем - Ba; Si; Al; Mg.

Распределение компонентов порошковой краски представлено на рис. 6.

Для полимерных композиционных материалов вопросы тепловой нагрузки имеют большое значение. Поэтому имело место изучение теплопроводящих свойств полученного полимерного композита.

Многослойная карта ЭДС ПК

250цт

Рис. 6. Электронно-микроскопический снимок структуры порошковой краски

Теплопроводность полученного полимерного композита представлена в табл. 4.

Из табл. 4 видно, что образцы № 1 и № 2 обладают повышенной теплопроводностью по сравнению с остальными составами. Электропроводящие полимеры можно использовать в качестве антистатических покрытий и материалов, поглотителей электромагнитных излучений в различных диапазонах длин волн, электродов аккумуляторов, ионообменных материалов и электродов.

Таблица 4

Теплопроводность композита различного состава

Теплопроводность

Номер образца Компонентный состав X, Вт/м*К Среднее

Аг Аз

1 Порошковая краска, графит 0.047 0.052 0.07 0.056

2 Порошковая краска, алюминий 0.062 0.062 0.064 0.062

3 Порошковая краска, графит, модифицированный хризотил 0.017 0.035 0.049 0.033

4 Порошковая краска, алюминий 0.047 0.048 0.049 0.048

5 Порошковая краска, графит, алюминий, модифицированный хризотил 0.042 0.044 0.045 0.043

0.022 0.044 0.066 0.044

На основании полученных значений теплопроводности образцов проведены расчеты величин их электропроводности. Для данного вычисления использовали формулу Зиде-мана-Франца:

-> у=А.; Ь=2,47*1(ГВ Вт*Ом/К2

Электропроводящие свойства полученных композитов представлены в табл. 5.

На основании полученных значений теплопроводности и рассчитанных величин электропроводности построены диаграммы зависимости этих показателей от разработанного компонентного состава порошковой краски. Данные зависимости представлены соответственно на рис. 7 и 8.

Таблица 5

Электропроводность композита разработанных составов порошковой краски

Электропроводность

Номер образца Компонентный состав у, ом*м Среднее

А1 А2 13

1 Порошковая краска, графит 6300 7000 9400 7500

2 Порошковая краска алюминий 8400 8400 8600 8300

3 Порошковая краска, графит, модифицированный хризотил 2300 4700 6600 4500

4 Порошковая краска, алюминий 6300 6500 6600 6400

5 Порошковая краска, графит, алюминий, модифицированный хризотил 1900 5900 2000 3200

3000 5900 8900 5900

Итак, большей теплопроводностью обладают двухкомпонентные системы, состоящие из порошковой краски и токопроводящих наполнителей графита и алюминия. В образце 2 содержание алюминия больше по сравнению с его содержанием в образце 4. Что касается композиций, содержащих волокна хризотила с токопроводящими наполнителями, их теплопроводность немного ниже по сравнению с образцами 1 и 2 двухкомпонентной системы. Вышесказанное говорит о благоприятном факте использования данных волокон в полимерной композиции и с целью повышения химической стойкости полиэфирной матрицы.

Анализируя полученные данные по значениям электропроводности, можно сказать, что большей электропроводностью обладают двухкомпонентные системы 1 и 2, содержащие графит и алюминий.

Поляризация света - процесс упорядочения колебаний вектора напряженности электрического поля световой волны при прохождении света сквозь некоторые вещества (при преломлении) или при отражении светового потока. Поляризацию света используют для объяснения электромагнитной теории света.

Поляризационные и токопроводящие свойства композита с полученными составами, а также значения питтинговой коррозии представлены в табл. 6.

Графическое отображение физических и коррозионных свойств композита полученных составов представлено на рис. 9-11.

- = Ь*Т у

Зависимость теплопроводности от компонентного состава

0,08

0,07

Рис. 7. Диаграмма теплопроводящих свойств образцов

и

о

х ^

о

со О а с о а

I-

си

10 000 9 000 8 000 7 000 6 000 5 000 4 000 3 000 2 000 1 000

9 400

Зависимость электропроводности от компонентного состава

8 600

6 600

6 600

Рис. 8. Диаграмма электропроводящих свойств образцов

Таблица 6

Физические и коррозионные свойства композита различного состава

Номер образца Компонентный состав ЯмВ Е, мкм/гс ф,мкА

1 Порошковая краска, графит 0 0.938 0.197

2 Порошковая краска алюминий -174.8 0.01 0

3 Порошковая краска, графит, модифицированный хризотил -167.7 0.01 0

4 Порошковая краска, алюминий -169.3 0 0

5 Порошковая краска, графит,алюминий, модифицированный хризотил -170.1 0.02 0

Рис. 9. Зависимость поляризационного сопротивления образцов от их компонентного состава

Рис. 10. Зависимость питтинговой коррозии образцов от их компонентного состава

Рис. 11. Зависимость поляризационного тока образцов от их компонентного состава

1 - порошковая краска, графит;

2 - порошковая краска, алюминий;

3 - порошковая краска, графит, модифицированный хризотил;

4 - порошковая краска, алюминий, модифицированный хризотил;

5 - порошковая краска, графит, алюминий, модифицированный хризЗотил

Рис. 12. Электронно-микроскопические снимки композита разного состава

Электронно-микроскопические снимки полимерного композита полученных составов токопроводящего спектра действия представлены на рис. 12. Данное отображение показывает, что состояние поверхности всех образцов характеризуется равномерным распределением компонентов в полимерной композиции.

Заключение. Разработан компонентный состав полимерного композиционного материала с антистатическими и антикоррозионными свойствами. Показано, что:

• теплопроводность полимерной композиции с наполнителем на основе графита для 1-го образца по сравнению с 3-м и 5-м увеличивается на 2 % и 10 % соответственно;

• теплопроводность полимерной композиции с наполнителем на основе алюминия для 1-го образца по сравнению со 2-м и 5-м увеличивается на 60 %;

• электропроводность компонентного состава 1-го и 2-го образцов на 8 % выше, чем у остальных;

• композит с наполнителем из модифицированных волокон хризотила обладает высокими антикоррозионными свойствами, подтвержденными значениями питтинговой коррозии.

Список источников

1. Каблов Е. Н. Стратегические направления развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года // Авиационные материалы и технологии : юбилейный научно-технический сборник (приложение к журналу «Авиационные материалы и технологии»). М.: ВИАМ 2012. С. 10-12.

2. Яковлев А. Д. Порошковые краски. Технология покрытий. СПб.: ЗАО "Промкомплект", 2016. 256 с.

3. Воронков А. Г., Ярцев В. П. Оптимизация состава полимерных композитов на основе термореактивных смол // Пластические массы. 2006. № 12. С. 30-32.

4. Лапицкий В. А., Лапицкая Т. В. Эпоксидные материалы // Композитный мир. 2006. № 4. С. 16-17.

5. Чернин И. З., Смехов Ф. М., Жердев Ю. В. Эпоксидные полимеры и композиции. М.: Химия, 1982. 230 с.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

6. Бобылев В. А. Состояние и перспективы развития полиэфирных материалов. Специальные смолы // Композитный мир. 2006. № 6. С. 14-17.

7. Константинов А. С. Эффективность применения полимерных композиционных материалов при проектировании и изготовлении специальной погрузочной оснастки для грузовых рамповых самолетов // Известия Самарского научного центра РАН. 2012. Т. 14. № 4 (2). С. 633-638.

8. Смотрова С. А., Осипчик В. С., Одинцев И. Н. Применение полимерных композиционных материалов с добавками наночастиц для изготовления динамически подобных моделей летательных аппаратов // Общероссийский научно-технический журнал «Полет». 2008. № 11. С. 83-86.

9. Бабаханов А. К., Негматов С. С., Адылова М. К. Структура и свойства композиционных полимерных покрытий, эксплуатирующихся в агрессивных средах // Пластические массы. 2005. № 9. С. 16-17.

10. Михайлин Ю. А. Конструкционные полимерные композиционные материалы. СПб.: Научные основы и технологии, 2008. 822 с.

11. Глазков С. С., Козлов В. А. Модельное рассмотрение условий совместимости в композитной системе при контакте двух фаз // Известия вузов. Строительство. 2008. № 9. С. 99-105.

12. Фомин. Г. С. Порошковые краски. Технология покрытий. СПб.: ЗАО "Промкомплект", 2016. 256 с.

13. Бейдер Э. Я., Петрова Г. Н. Свойства покрытий из порошковых красок // Авиационные материалы и технологии : сб. Вып. «Лакокрасочные материалы и их применение». М.: ВИАМ 2012. С. 61-73.

14. Артеменко С. Е. Композиционные материалы, армированные химическими волокнами. Саратов: Изд-во Саратовского гос. ун-та, 1989. 160 с.

15. Перепелкин К. Е. Принципы и методы модифицирвания волокон и волокнистых материалов // Химические волокна. 2005. № 2. С. 37-51.

16. Филенко А. О. Порошковые покрытия со специальными свойствами // Промышленная окраска. 2011. № 4. С. 26-27.

17. Гаврилова В. А., Кашапов Н. Ф. Коронный разряд для полимерно-порошковых покрытий // Вестник Казанского технического университета. 2010. № 7. С. 117-125.

18. Бейдер Э. Я. Петрова Г. Н. Электроизоляционные свойства порошковых покрытий // Авиационные материалы и технологии : сб. Вып. «Лакокрасочные материалы и их применение» М.: ВИАМ, 2012 С. 73-78.

19. Языков С. Ю., Даммер В. Х., Панин С. В., Овечкин Б. Б. Антистатические композиционные покрытия для защиты магниевых сплавов на основе порошковых красок, обработанных в планетарной шаровой мельнице // Известия Томского политехнического университета. Математика и механика. Физика. 2014. Т. 325. № 2. C. 105-113, 157.

20. Панин С. В., Языков С. Ю., Даммер В. Х., Овечкин Б. Б., Сусляев В. И., Дорожкин К. В. Применение планетарной шаровой мельницы для получения экранирующих композиционных покрытий на основе полиэфирных порошковых 148 красок для защиты магниевых сплавов // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2015. Т. 326. № 11. С. 44-55.

21. Гюльмисарян Т. Г. Левенберг И. П. Расширение ассортимента технического углерода для наполненных полимерных материалов // Технология нефти и газа. 2005. № 4. С. 33-37.

22. Заикин А. Е., Бобров Г. Б. Снижение порога перколяции технического углерода в смесях полимеров // Вестник Казанского технологического университета. 2012. № 18. С. 119-125.

References

1. Kablov E. N. Strategic directions for the development of materials and technologies for their processing for the period up to 2030. Aviacionnye materialy i tekhnologii: YUbilejnyj nauchno-tekhnicheskij sbornik (prilozhenie k zhurnalu «Aviacionnye materialy i tekhnologii») [Aviation materials and technologies: Anniversary scientific and technical collection (appendix to the journal "Aviation materials and Technologies")]. Moscow: VIAM 2012. Pp. 10-12. (In Russ.)

2. YAkovlev A. D. Poroshkovye kraski. Tekhnologiya pokrytij [Powder paints. Coating technology]. Sankt-Peterburg: ZAO "Promkomplekt", 2016. 256 p. (In Russ.)

3. Voronkov A. G., YArcev V. P. Optimization of the composition of polymer composites based on thermosetting resins. Plasticheskie massy [Plastic masses]. 2006. No 12. Pp. 30-32. (In Russ.)

4. Lapickij V. A., Lapickaya T. V. Epoxy materials. Kompozitnyj mir [Composite World]. 2006. No 4. Pp. 16-17. (In Russ.)

5. CHernin I. Z., Smekhov F. M., ZHerdev YU. V. Epoksidnye polimery i kompozicii [Epoxy polymers and compositions]. Moscow: Chemistry, 1982. Pp. 230 p. (In Russ.)

6. Bobylev V. A. The state and prospects of development of polyester materials. Special resins. Kompozitnyj mir [Composite World]. 2006. No 6. Pp. 14-17. (In Russ.)

7. Konstantinov A. S. The effectiveness of the use of polymer composite materials in the design and manufacture of special loading equipment for cargo ramp aircraft. Izvestiya Samarskogo nauchnogo centra RAN [Proceedings of the Samara Scientific Center of the Russian Academy of Sciences]. 2012. Vol. 14. No 4 (2). Pp. 633-638. (In Russ.)

8. Smotrova S. A., Osipchik V. S., Odincev I. N. The use of polymer composite materials with nanoparticle additives for the manufacture of dynamically similar models of aircraft. Obshcherossijskij nauchno-tekhnicheskij zhur-nal «Polet» [All-Russian scientific and technical journal "Flight"]. 2008. No 11. Pp. 83-86. (In Russ.)

9. Babahanov A. K., Negmatov S. S., Adylova M. K. Structure and properties of composite polymer coatings used in aggressive environments. Plasticheskie massy [Plastic masses]. 2005. No 9. Pp. 16-17. (In Russ.)

10. Mihajlin YU. A. Konstrukcionnye polimernye kompozicionnye materialy [Structural polymer composite materials]. Sankt-Peterburg: Scientific foundations and technologies, 2008. 822 p. (In Russ.)

11. Glazkov S. S., Kozlov V. A. Model consideration of compatibility conditions in a composite system at the contact of two phases. Izvestiya vuzov. Stroitel'stvo [News of higher educational institutions. Construction]. 2008. № 9. Pp. 99-105. (In Russ.)

12. Fomin. G. S. Poroshkovye kraski. Tekhnologiya pokrytij [Powder paints. Coating technology]. Sankt-Peterburg: ZAO "Promkomplekt", 2016. 256 p. (In Russ.)

13. Bejder E. YA., Petrova G. N. Properties of powder paint coatings. Sb. «Aviacionnye materialy i tekhnologii». Vyp. «Lakokrasochnye materialy i ih primenenie» /Collection "Aviation materials and technologies". Issue. "Paints and varnishes and their application"]. Moscow: VIAM 2012. Pp. 61-73. (In Russ.)

14. Artemenko S. E. Kompozicionnye materialy, armirovannye himicheskimi voloknami [Composite materials reinforced with chemical fibers]. Saratov: Publishing house of Saratov University, 1989. 160 p. (In Russ.)

15. Perepelkin K. E. Principles and methods of modification of fibers and fibrous materials. Himicheskie volokna [Chemical fibers]. 2005. No 2. Pp. 37-51. (In Russ.)

16. Filenko A. O. Powder coatings with special properties. Promyshlennaya okraska [Industrial painting]. 2011. No 4. Pp. 26-27. (In Russ.)

17. Gavrilova V. A., Kashapov N. F. Corona discharge for polymer-powder coatings. Vestnik Kazanskogo tekhnicheskogo universiteta [Bulletin of Kazan Technical University]. 2010. No 7. Pp.117-125. (In Russ.)

18. CHerdyncev V. V., Kaloshkin S. D., Dorofeev A. A., Danilov V. D. Composite materials based on powdered polypropylene. Nanotekhnika [Nanotechnology]. 2009. No 4. Pp. 17-20. (In Russ.)

19. YAzykov S. YU., Dammer V. H., Panin S. V., Ovechkin B. B. Antistatic composite coatings for the protection of magnesium alloys based on powder paints processed in a planetary ball mill. Izvestiya Tomskogo politekhnicheskogo universiteta. Matematika i mekhanika. Fizika [Proceedings of Tomsk Polytechnic University. Mathematics and mechanics. Physics]. 2014. Vol. 325. No 2. Pp. 105-113, 157. (In Russ.)

20. Panin S. V., YAzykov S. YU., Dammer V. H., Ovechkin B. B., Suslyaev V. I., Dorozhkin K. V. The use of a planetary ball mill for the production of shielding composite coatings based on polyester powder 148 paints for the protection of magnesium alloys. Izvestiya Tomskogo politekhnicheskogo universiteta. Inzhiniring georesursov [Proceedings of Tomsk Polytechnic University. Georesource engineering]. 2015. Vol. 326. No 11. Pp. 44-55. (In Russ.)

21. Gyul'misaryan T. G. Levenberg I. P. Expanding the range of carbon black for filled polymer materials. Tekhnologiya nefti igaza [Oil and gas technology]. 2005. No 4. Pp. 33-37. (In Russ.)

22. Zaikin A. E., Bobrov G. B. Reduction of the percolation threshold of carbon black in polymer mixtures. Vestnik Kazanskogo tekhnologicheskogo universiteta [Bulletin of Kazan Technological University]. 2012. No 18. Pp. 119-125. (In Russ.)

Информация об авторах/Information about the authors

Наумова Людмила Николаевна

кандидат технических наук, доцент

Белгородский государственный технологический университет им. В. Г. Шухова, ул. Костюкова, д. 46, Белгород, 308012, Россия

Ватаман Вадим Юрьевич

студент

Белгородский государственный технологический университет им. В. Г. Шухова, ул. Костюкова, д. 46, Белгород, 308012, Россия

Сущенко Никита Алексеевич

Студент

Белгородский государственный технологический университет им. В. Г. Шухова, ул. Костюкова, д. 46, Белгород, 308012, Россия

Гетманов Сергей Николаевич

студент

Белгородский государственный технологический университет им. В. Г. Шухова, ул. Костюкова, д. 46, Белгород, 308012, Россия

Lyudmila N. Naumova

Candidate of Technical Sciences, Associate Professor

Belgorod State Technological University named after V. G. Shukhov, Kostyukov str., 46, Belgorod, 308012, Russia

Vadim Y. Vataman

Student

Belgorod State Technological University named after V. G. Shukhov, Kostyukov str., 46, Belgorod, 308012, Russia

Nikita A. Sushchenko

Student

Belgorod State Technological University named after V. G. Shukhov, Kostyukov str., 46, Belgorod, 308012, Russia

Sergey N. Getmanov

Student

Belgorod State Technological University named after V. G. Shukhov, Kostyukov str., 46, Belgorod, 308012, Russia

Статья поступила в редакцию / The article was submitted 17.12.2022

Одобрена после рецензирования / Approved after reviewing 04.04.2023

Принята к публикации / Accepted for publication 14.04.2023

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.