CC BY
66
УЕБТЫНС
мвви
УДК 678
Т.А. Низина, А.Н. Чернов, Д.Р. Низин, А.И. Попова
МГУ им. Н.П. Огарева
ВЛИЯНИЕ ЦВЕТА ЭПОКСИДНЫХ КОМПОЗИТОВ НА ИЗМЕНЕНИЕ КОЛОРИМЕТРИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК В ПРОЦЕССЕ НАТУРНОГО ЭКСПОНИРОВАНИЯ
Приведены результаты исследования влияния цвета покрытия на изменение декоративных характеристик полимерных композитов на основе эпоксидных смол в условиях действия климатических факторов. Количественное описание цвета осуществлялось с помощью метода прямого сканирования на основе субтрактивной цветовой модели CMYKH. Предложены математические модели, позволяющие оценить изменение насыщенности цвета полимерных композитов в зависимости от длительности экспонирования, суммарной солнечной радиации и ультрафиолетового изучения диапазонов А и В. Установлено повышение надежности аппроксимации при использовании в качестве варьируемых факторов актинометрических параметров.
Ключевые слова: защитно-декоративные покрытия, эпоксидные композиты, суммарная солнечная радиация, ультрафиолетовое излучение, цветовая насыщенность
Активное развитие материаловедения в последние десятилетия привело к появлению новых видов полимерных связующих с повышенными реологическими и прочностными показателями и, как следствие, композиционных материалов на их основе [1—3]. Эпоксидные композиты по праву следует отнести к одному из наиболее широко применяемых видов полимерных материалов, в т.ч. в области строительства. Они обладают высокой стойкостью к действию различных агрессивных факторов, что позволяет эффективно использовать их в качестве защитных покрытий строительных конструкций
[3—5].
В процессе своей эксплуатации различные элементы строительных конструкций, изделия, а также защитные покрытия на основе полимерных связующих подвергаются воздействию многочисленных климатических факторов, ускоряющих процессы деструкции.
Как правило, наибольшее влияние на протекание процессов деградации оказывают температура и влажность. однако практика показала, что при натурной экспозиции важна не столько температура воздуха, сколько температура, которую приобретают образцы с учетом нагрева солнечным излучением [5—7]. Многие полимеры, в т.ч. и на основе эпоксидных связующих, обладают достаточно низкой стабильностью свойств при действии одного из важных климатических факторов — ультрафиолетового излучения [8—12].
в [5] показано, что при экспонировании образцов на открытых климатических площадках перегревы поверхности образцов в солнечные безветренные дни достигали 40...45 °С, т.е. при температуре воздуха 27 °С поверхность исследуемого углепластика нагревалась до 72 °С. отмечается, что при
такой температуре эпоксидное связующее во влагонасыщенных композитах оказывается в области перехода из стеклообразного в высокоэластическое состояние и его реакционная способность повышается.
Под действием климатических факторов помимо изменения физико-механических свойств полимерных покрытий происходит изменение и декоративных характеристик, существенное снижение которых, как правило, свидетельствует об интенсивном протекании деградационных процессов [5, 13—19]. Поэтому задачу исследования изменения колориметрических показателей полимерных композитов в процессе натурного экспонирования, несомненно, следует отнести к актуальным вопросам материаловедения.
В [7] экспериментально доказано, что наибольший разогрев поверхностей под действием УФ-облучения наблюдается у составов, обладающих большей цветовой насыщенностью. Наименьший прирост температуры по сравнению с составами других цветов получен для прозрачных покрытий. Это связано с тем, что прозрачные составы отражают солнечную радиацию и ультрафиолетовые лучи в большей степени, чем композиты более насыщенных цветов.
Характер структурных изменений в молекулах материала существенно различается в зависимости от энергии и длины волны попадающего на материал излучения [10]. Видимый свет очень слабо поглощается полимерами, вследствие чего не оказывает на них существенного воздействия. Излучение, имеющее длину волны менее 300 нм, практически не доходит до поверхности земли, поглощаясь водяными парами воздуха и озоновым слоем. наибольшей интенсивностью воздействия по отношению к полимерам обладают излучения с интервалом длин волн 300...400 нм [8], длительное энергетическое воздействие которых достаточно для разрыва даже сравнительно прочных молекулярных связей.
В рамках данного экспериментального исследования изучено изменение декоративных показателей четырех составов полимерных связующих различных цветов, экспонированных на климатической площадке эколого-метеоро-логической лаборатории Национального исследовательского Мордовского государственного университета им. Н.П. Огарева в течение 10 мес. с апреля 2015 г. по февраль 2016 г. (табл. 1). Исследуемые составы представляли собой композиты на основе низковязкой эпоксидной смолы Этал-247 и трех видов отвердителей — Этал-1472, Этал-45 Т22 и Этал-2МК, в зависимости от использования которых формировались покрытия различных цветов — соответственно, черного, коричневого и прозрачного.
Табл. 1. Составы исследуемых полимерных композитов
Номер состава Цвет композита Вид эпоксидного связующего Вид отвердителя
1 Черный Этал-247 Этал-1472
2 Коричневый Этал-247 Этал-45Т22
3 Серый Полидек ЭП-500
4 Прозрачный Этал-247 Этал-2МК
Используемая в работе смола Этал-247 (ТУ 2257-247-18826195-07) представляет собой модифицированную эпоксидную смолу с повышенными реологическими характеристиками (вязкость по Брукфильду при 25 °С 650...750 СПз; вязкость по вискозиметру ВЗ-4 при той же температуре не более 4 мин) с содержанием массовой доли эпоксидных групп не менее 21,4.22,8 %.
Низковязкий отвердитель аминного типа Этал-1472 черного цвета предназначен для холодного отверждения эпоксидных смол и компаундов, имеющих повышенные требования по теплостойкости (до 130 °С), а также повышенную стойкость к воздействию воды, кислот и щелочей. Жизнеспособность составов при его использовании составляет 1,5...2 ч.
Отвердитель полиамидного типа Этал-45Т22 рекомендован для использования при нанесении составов на влажные поверхности при температуре от +0 °С, имеет коричневый цвет, нетоксичный, без запаха, не вызывает аллергических реакций.
Отвердитель Этал-2МК (ТУ-2257-002-18826195-01) представляет собой низковязкую однородную прозрачную жидкость со слабым красноватым оттенком. Применяется для отверждения эпоксидных смол и композиций на их основе при температуре от 0 до +45 °С. Составы на основе Этал-2мк обладают повышенной стойкостью к действию ультрафиолетового излучения; динамическая вязкость при температуре 25 °С не превышает 320 мПас.
Четвертый вид исследуемого композита — двухкомпонентное полимерное напольное покрытие «Полидек ЭП-500» образует покрытие серого цвета. Данный эпоксидный компаунд представляет собой двухкомпонентный состав наливных полимерных покрытий. Позиционируется производителем как композиция с высокой химической стойкостью и адгезией к большинству минеральных оснований.
для оценки интенсивности воздействия суммарной солнечной радиации и ультрафиолетового излучения диапазонов А и В использовалась автоматическая станция контроля загрязнения атмосферного воздуха (АСК) с актиноме-трическим комплексом в составе, позволяющая проводить мониторинг метеорологических и актинометрических параметров, а также уровня загрязняющих веществ в окружающем воздухе в круглосуточном режиме [20]. Графики изменения интенсивности солнечной радиации, ультрафиолетового излучения диапазонов А и В, полученные в апреле 2015 г., приведены на рис. 1; значения суммарных показателей актинометрических характеристик за каждый месяц рассматриваемого периода — в табл. 2.
для количественной оценки декоративных характеристик применялся программный комплекс «Статистический анализ цветовых составляющих лакокрасочных покрытий» [21], методика использования которого приведена в [8]. Исследуемые образцы представляли собой пластины размером 150 х 150 мм толщиной 10 мм. Сканирование образцов проводилось с разрешением 2400 dpi при помощи полноцветного планшетного сканера Epson Perfection V330; площадь сканируемой поверхности составляла 80 х 100 мм, что соответствовало анализу более 71 млн пикселей (9448 х 7559). Количественное описание цвета производилось с помощью субтрактивной цветовой модели CMYKH, позволяющей оценить отражаемое световое излучение и яркость.
Дата (апрель 1
а
](апрель 1
б
Рис. 1. Изменение интенсивности солнечной радиации (а) и ультрафиолетового излучения диапазонов А (б) и В (в) в апреле 2015 г.
Табл. 2. Значения актинометрических показателей ^ — суммарная солнечная радиация; ПА и Пв — суммарные ультрафиолетовые излучения диапазона А и В) в зависимости от месяца года (с апреля 2015 г. по январь 2016 г. включительно)
Актино- Год и месяц
метрические 2015 2016
параметры 04 05 06 07 08 09 10 11 12 01
Q, МДж/м2 336,9 497,2 495,3 491,1 380,7 300,5 135,8 47,2 35,7 54,8
иА, МДж/м2 17,9 25,6 25,9 25,6 18,8 13,2 6,0 2,5 1,8 2,8
Пв, кДж/м2 227,8 462,0 537,2 525,5 365,6 221,0 62,7 11,5 0,9 7,9
в
В последние годы идея оценки декоративных показателей с помощью метода прямого сканирования и его аналогов была успешно реализована во многих работах [22—27]. Несмотря на схожесть подходов к оценке свойств лакокрасочных покрытий методом прямого сканирования поверхности образцов, для описания цвета используются различные цветовые модели: Lab, SMYK, HSB, RGB и т.д. При этом, на наш взгляд, несомненно, что окрашенные полимерные материалы, пигментные краски, применяемые в строительстве, так же как и краски, используемые в полиграфии, отражают световое излучение и должны описываться субтрактивной моделью CMYK.
Цветовая насыщенность и полная цветовая насыщенность (с учетом яркости) определялись по формулам [8]:
ECMYK = V SC + SM + SY + SK ; (1)
ECMYKH SC + SM + SY + SK + SH , (2)
где SC, SM, SY, SK, SH — цветовое различие по насыщенности голубой, пурпурной, желтой, черной составляющих и яркости.
Для оценки цветового различия по насыщенности производилось сравнение исследуемого состава с абсолютно белым с максимальной плотностью распределения (fX = 100 %) приX = 255 [8]:
Sp =1 ^ ( 255 - Xpi) f (Xpi )/(255-100), (3)
где Xp. — уровень цветовой составляющей, изменяющийся от 0 до 255; f(Xp) — плотность распределения.
на основе полученных результатов были построены графики изменения цветовых насыщенностей, определенных по формулам (1) и (2), в зависимости от длительности экспонирования (T, рис. 2), суммарной солнечной радиации (Q, рис. 3), ультрафиолетовых излучений диапазона А и В (UA, UB). Для построения аппроксимирующих зависимостей использовалась экспоненциальная модель следующего вида:
EX = Eo exp (axXbx ), (4)
где E0, aX bX — коэффициенты, зависящие от вида исследуемого материала и переменного фактора X.
Числовые значения коэффициентов уравнения (4) приведены в табл. 3. Из анализа полученных данных видно, что коэффициент детерминации для кривых, построенных в зависимости от актинометрических параметров, значительно выше аналогичных показателей зависимостей изменения цветовых насыщенностей от длительности климатического старения. Данный вывод подтверждает особую актуальность количественного определения интенсивности актинометрических параметров в ходе проведения натурных климатических испытаний.
вестник 7/2016
Табл. 3. Значения коэффициентов уравнения (4), описывающего влияние длительности экспонирования (Т ), интенсивности суммарной солнечной радиации Q, ультрафиолетового излучения диапазонов А и В (иА, ив) на насыщенность цвета эпоксидных композитов в натурных условиях
Номер состава Вид эпоксидного композита (цвет) Переменный фактор Коэффициенты уравнения (4) R2
Eo ßx
цветовая насыщенность (без учета яркости)
1 Этал-247 + Этал-1472 (черный) T, сут 1,489 -19,68 х 10-6 1,567 0,880
Q, МДж/м2 -5,63 х 10-8 1,818 0,969
UA, МДж/м2 -10,40 х 10-6 1,860 0,972
UB, кДж/м2 -26,83 х 10-8 1,632 0,976
2 Этал-247 + Этал-45Т22 (коричневый) T, сут 1,507 -3,99 х 10-5 1,536 0,907
Q, МДж/м2 -1,45 х 10-7 1,765 0,982
UA, МДж/м2 -2,29 х 10-5 1,807 0,985
UB, кДж/м2 -6,62 х 10-7 1,585 0,988
3 Полидек ЭП-500 (серый) T, сут 0,638 7,88 х 10-2 0,173 0,768
Q, МДж/м2 3,88 х 10-2 0,209 0,919
UA, МДж/м2 7,04 х 10-2 0,214 0,928
UB, кДж/м2 4,55 х 10-2 0,190 0,951
4 Этал 247 + Этал-2МК (прозрачный) T, сут 1,051 -3,01 х 10-2 0,408 0,588
Q, МДж/м2 -4,47 х 10-3 0,524 0,795
UA, МДж/м2 -1,99 х 10-2 0,538 0,804
UB, кДж/м2 -6,45 х 10-3 0,482 0,839
Полная цветовая насыщенность (с учетом яркости)
1 Этал-247 + Этал-1472 (черный) T, сут 1,765 -6,70 х 10-6 1,745 0,881
Q, МДж/м2 -1,00 х 10-8 2,022 0,969
UA, МДж/м2 -3,32 х 10-6 2,068 0,971
UB, кДж/м2 -5,67 х 10-8 1,816 0,976
2 Этал-247 + Этал-45Т22 (коричневый) T, сут 1,749 -2,94 х 10-5 1,549 0,900
Q, МДж/м2 -1,00 х 10-7 1,783 0,976
UA, МДж/м2 -1,66 х 10-5 1,825 0,980
UB, кДж/м2 -4,59 х 10-7 1,602 0,984
3 Полидек ЭП-500 (серый) T, сут 0,741 8,38 х 10-2 0,148 0,819
Q, МДж/м2 4,68 х 10-2 0,176 0,945
UA, МДж/м2 7,73 х 10-2 0,180 0,951
UB, кДж/м2 5,39 х 10-2 0,159 0,966
4 Этал 247 + Этал-2МК (прозрачный) T, сут 1,115 -3,16 х 10-2 0,367 0,490
Q, МДж/м2 -5,07 х 10-3 0,486 0,707
UA, МДж/м2 -2,02 х 10-2 0,501 0,718
UB, кДж/м2 -6,96 х 10-3 0,451 0,758
Полученные результаты свидетельствуют об увеличении цветовой насыщенности образцов компаунда «Полидэк ЭП-500» и снижении данного показателя для остальных составов (рис. 2, 3). Для составов 3 и 4, характеризующихся наименьшими исходными значениями цветовой насыщенности, зафиксировано значительное снижение декоративных показателей в первый
месяц экспонирования. на последующем временном интервале у данных композитов наблюдается стабилизация цветовой насыщенности. Покрытия черного и коричневого цветов с изначально высокими значениями цветовой насыщенности (составы 1 и 2) характеризуются более плавным изменением декоративных показателей со временем, причем на начальном этапе экспонирования цветовые характеристики данных составов практически не меняются.
=
I
г
1,6
1,4
1,2
■В 0,8
0,6
* 1 A
i
v - -P. _ ■ * , 4 □
_ X- - - -g-- ж -— -Ж
50 100 150 200 250 Дтпггельность экспонирования, сут Номер состава (цвет): * состав 1 (черный) ♦ состав 2 (коричневый)
ж состав 3 (серьш) а состав 4 (прозрачный)
300
5
о =
г §
3
8 и
« -
g
С
1,8 1,6 1,4 1,2 1
0.8 0,6
л 1 1 1 •« J 1 I 1 / ' / -------- A
Q í
I - - 17
--- »--ffï. □
0 50 100 150 200 250 300
Дшггельность экспонирования, сут Номер состава (цвет):
* состав 1 (черный) ♦ состав 2 (коричневый)
ж состав 3 (серый) о состав 4 (прозрачный)
б
рис. 2. изменение цветовой насыщенности (а) и полной цветовой насыщенности (б) эпоксидных композитов в зависимости от длительности экспонирования в условиях воздействия климатических факторов
а
1,6
1,4
1,2
0.8
0,6
------^fc
К
I
- o. * . ш a
-SJi9K
500 1000 1500 2000 2500 Суммарная солнечная рад наши. МДж/м3 Номер состава (цвет): * состав 1 (черный) ♦ состав 2 (коричневы»)
ж состав 3 (серый) о состав 4 (прозрачный)
3000
1,8
о 3 3
з
X
г
§
С.
1,6 1,4 1,2 1 0,8
--i------
----- К
i i ~ ' -• n
-—* □
;
0 500 1000 1500 2000 2500 3000
Суммарная солнечная радиация, МДж/м2 Номер состава (цвет): * состав 1 (черный) ♦ состав 2 (коричневый)
ж состав 3 (серый) о состав 4 (прозрачный)
б
Рис. 3. Изменение цветовой насыщенности (а) и полной цветовой насыщенности (б) эпоксидных композитов в зависимости от суммарной солнечной радиации в условиях воздействия климатических факторов
а
В абсолютных величинах за 10 мес. экспонирования максимальное изменение цветовых насыщенностей не превысило 0,14...0,15 ед. для составов 1 и 3 и 0,23...0,28 ед. — для композитов 2 и 4 (табл. 4). Однако с учетом первоначальных величин декоративных показателей покрытий различных цветов наблюдается четкая зависимость: чем выше интенсивность окраски контрольных составов, тем меньше изменение цветовых насыщенностей (см. изменение свойств в процентах) в процессе климатического воздействия.
Табл. 4. Максимальное изменение цветовых насыщенностей эпоксидных полимерных композитов за 10 мес. натурного экспонирования
Номер состава Цвет композита Полная цветовая насыщенность Цветовая насыщенность
в абсолютных величинах в процентах в абсолютных величинах в процентах
1 Черный 0,152 8,61 0,147 9,85
2 Коричневый 0,235 13,43 0,247 16,40
3 Серый -0,151 -16,96 -0,143 -18,29
4 Прозрачный 0,262 23,47 0,275 26,20
Выводы. По результатам проведенных исследований установлено количественное влияние цвета покрытия на процесс изменения декоративных показателей в ходе натурного экспонирования. Установлено, что математические модели, описывающие изменение насыщенности цвета в зависимости от интенсивности солнечной радиации и ультрафиолетовых излучений диапазона А и В, характеризуются более высокими коэффициентами детерминации, что подтверждает необходимость количественной оценки не только длительности воздействия, но и актинометрических параметров. Использование для этих целей станций контроля, позволяющих проводить автоматический мониторинг показаний в круглосуточном режиме, дает возможность получить ценную информацию о влиянии метеорологических, актинометрических параметров, а также загрязняющих веществ на климатическую стойкость композиционных материалов.
Библиографический список
1. Говарикер В.Р., Висванатхан Н.В., Шридхар Дж. Полимеры / пер. с англ. ; под ред. В.А. Кабанова. М. : Наука, 1990. 396 с.
2. Хозин В.Г. Усиление эпоксидных полимеров. Казань : Дом печати, 2004. 446 с.
3. Селяев В.П., Иващенко Ю.Г., Низина Т.А. Полимербетоны. Саранск : Изд-во Мордов. ун-та, 2016. 281 с.
4. Соломатов В.И., Селяев В.П., Соколова Ю.А. Химическое сопротивление материалов. 2-е изд., перераб. и доп. М. : РААСН, 2001. 267 с.
5. Каблов Е.Н., Старцев О.В., Кротов А.С., Кириллов В.Н. Климатическое старение композиционных материалов авиационного назначения. III. Значимые факторы старения // Деформация и разрушение материалов. 2011. № М1. С. 34—40.
6. Старцев О.В., Медведев И.М., Кротов А.С., Панин С.В. Зависимость температуры поверхности образцов от характеристик климата при экспозиции в натурных условиях // Коррозия: материалы, защита. 2013. № 7. С. 43—47.
7. Низина Т.А., Селяев В.П., Низин Д.Р., Чернов А.Н. Влияние цвета полимерных композиционных материалов на режим эксплуатации защитно-декоративных покрытий в условиях воздействия натурных климатических факторов // региональная архитектура и строительство. 2016. № 1—1 (26). С. 59—67.
8. Низина Т.А. Защитно-декоративные покрытия на основе эпоксидных и акриловых связующих. Саранск : Изд-во Мордов. ун-та, 2007. 258 с.
9. ПавловИ.Н. Старение пластмасс в естественных и искусственных условиях. М. : Химия, 1982. 220 с.
10. Мелкумов А.Н., Татевосьян Г.О. Старение изделий из пластмасс в климатических условиях Узбекистана. ташкент : Узбекистан, 1975. 176 с.
11. Селяев В.П., Низина Т.А., Егунова Е.А. Сопротивление полиуретановых композитов действию УФ-облучения // Региональная архитектура и строительство. 2012. № 1. С. 4—9.
ВЕСТНИК 7/2Q16
12. Низина Т.А., Зимин А.Н., Селяев В.П., Низин Д.Р. Анализ декоративных характеристик эпоксиуретановых покрытий, работающих в условиях воздействия ультрафиолетового облучения // Известия Казанского государственного архитектурно-строительного университета. 2011. № 3. С. 139—144.
13. КарякинаМ.И. Испытание лакокрасочных материалов и покрытий. М. : Химия, 1988. 271 с.
14. Низина Т.А., Старцев В.О., Низин Д.Р., Молоков М.В., Артамонов Д.А. Исследование изменения цветовых характеристик модифицированных эпоксидных композитов, экспонированных в условиях морского климата // Долговечность строительных материалов, изделий и конструкций : материалы Всеросс. науч.-техн. конф. посвящ. 70-летию заслуженного деятеля науки РФ, акад. РААСН, д-ра техн. наук проф.
B.П. Селяева (г. Саранск, 20—22 ноября 2014 г.). Саранск : Изд-во Мордов. ун-та, 2014.
C. 107—114.
15. Низина Т.А., Селяев В.П., Низин Д.Р., Артамонов Д.А. Климатическая стойкость полимерных композиционных материалов на основе эпоксидных связующих // Региональная архитектура и строительство. 2015. № 1. С. 34—42.
16. Низин Д.Р., Артамонов Д.А., Чернов А.Н., Низина Т.А. Результаты натурных испытаний полимерных композиционных материалов на основе эпоксидных связующих // Огарев-online. 2014. Спецвыпуск. Режим доступа: http://journal.mrsu.ru/arts/ rezultaty-natumykh-ispytanijj-polimernykh-kompozicionnykh-materialov-na-osnove-ehpoksidnykh-svyazuyushhikh
17. Низина Т.А., Старцев В.О., Селяев В.П., Старцев О.В., Низин Д.Р. Анализ влияния актинометрических параметров на интенсивность изменения цветовых характеристик эпоксидных композитов в условиях морского климата // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. 2015. № 5. С. 95—101.
18. Старцев В.О., Низина Т.А., Старцев О.В. Цветовой критерий климатического старения эпоксидного полимера // Пластические массы. 2015. № 7—8. С. 45—48.
19. Низина Т.А., Селяев В.П., Низин Д.Р., Чернов А.Н. Моделирование влияния ак-тинометрических параметров на изменение декоративных характеристик эпоксидных композитов, экспонированных в натурных условиях // Региональная архитектура и строительство. 2015. № 2. С. 27—36.
20. Низина Т.А., Селяев В.П. Материальная база вуза как инновационный ресурс развития национального исследовательского университета // долговечность строительных материалов, изделий и конструкций : материалы Всеросс. науч.-техн. конф. Саранск : Изд-во Мордов. ун-та, 2014. С. 115—121.
21. Селяев В.П., Низина Т.А., Зубанкова Н.О., Ланкина Ю.А. Статистический анализ цветовых составляющих лакокрасочных покрытий // Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2006610820 от 28.02.2006 г. в Роспатенте по заявке № 2005613472 от 29.12.2005 г.
22. Фролкин О.А. Компьютерное моделирование и анализ структуры композиционных материалов : дисс. ... канд. техн. наук. Саранск, 2000. 193 с.
23. Селяев В.П., Низина Т.А., Зубанкова Н.О. Использование метода прямого сканирования для оценки изменения цветовых характеристик лакокрасочного покрытия под действием климатических факторов // Вестник отделения строительных наук. 2004. Вып. 8. С. 355—361.
24. Ерофеев В.Т., Черушова Н.В., Афонин В.В., Митина Е.А. Методика оценки изменения декоративных свойств лакокрасочных материалов под действием эксплуатационных факторов // Вестник отделения строительных наук. 2004. Вып. 8. С. 180—185.
25. Логанина В.И., Смирнов В.А., Христолюбов В.Г. Оценка декоративных свойств лакокрасочных покрытий с использованием методов цифровой обработки изображений // Пластические массы. 2006. № 1. С. 44—46.
26. Селяев В.П., Низина Т.А., Зубанкова Н.О. Методика обобщенной оценки декоративных характеристик лакокрасочных покрытий на основе компьютерных технологий // Известия высших учебных заведений. Строительство. 2008. № 6. С. 40—46.
27. Селяев В.П., Низина Т.А., Егунова Е.А. Метод компьютерного экспресс-анализа декоративных характеристик защитных покрытий // Вестник МГСУ 2012. № 1. С. 153—158.
Поступила в редакцию в марте 2016 г.
Об авторах: Низина Татьяна Анатольевна — доктор технических наук, доцент, профессор кафедры строительных конструкций, Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарева (МГУ им. Н.П. Огарева), 430005, г. Саранск, ул. Советская, д. 24, nizinata@yandex.ru;
Чернов Алексей Николаевич — аспирант кафедры строительных конструкций, Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарева (МГУ им. Н.П. Огарева), 430005, г. Саранск, ул. Советская, д. 24, lhms13@yandex.ru;
Низин Дмитрий Рудольфович — аспирант кафедры строительных конструкций, Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарева (МГУ им. Н.П. Огарева), 430005, г. Саранск, ул. Советская, д. 24, nizindi@yandex.ru;
Попова Анастасия Ивановна — бакалавр архитектурно-строительного факультета, Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарева (МГУ им. Н.П. Огарева), 430005, г. Саранск, ул. Советская, д. 24, popova_nastya2013@mail.ru.
Для цитирования: Низина Т.А., Чернов А.Н., Низин Д.Р., Попова А.И. Влияние цвета эпоксидных композитов на изменение колориметрических характеристик в процессе натурного экспонирования // Вестник МГСУ 2016. № 7. С. 67—80.
T.A. Nizina, A.N. Chernov, D.R. Nizin, A.I. Popova
INFLUENCE OF EPOXY COMPOSITES COLOURS ON COLORIMETRIC CHARACTERISTICS CHANGE DURING NATURAL EXPOSURE
The paper presents the research results of the influence of coating color on the change in decorative characteristics of polymer composites based on epoxy resins under the action of climatic factors. A quantitative description of color was performed by the method of direct scan based on the subtractive color model CMYKH. In the study, we proposed mathematical models allowing estimating the change in color saturation of polymer composites, depending on the duration of exposure, total solar radiation and ultraviolet radiation ranges A and B. We have established an increase of the reliability of approximation when using solar radiation parameters as varied factors.
Key words: protective and decorative coatings, epoxy composites, total solar radiation, ultraviolet radiation, color saturation
References
1. Gowariker V.R., Viswanathan N.V, Sreedhar Jayadev. Polymer Science. New Age International, 1986, 505 p.
2. Khozin V.G. Usilenie epoksidnykh polimerov [Strengthening of Epoxy Polymers]. Kazan, Dom pechati Publ., 2004, 446 p. (In Russian)
3. Selyaev V.P., Ivashchenko Yu.G., Nizina T.A. Polimerbetony [Polymer Concretes]. Saransk, Izdatel'stvo Mordovskogo universiteta Publ., 2016, 281 p. (In Russian)
4. Solomatov V.I., Selyaev V.P., Sokolova Yu.A. Khimicheskoe soprotivlenie material-ov [Chemical Resistance of Materials]. 2nd edition, revised and enlarged. Moscow, RAASN Publ., 2001, 267 p. (In Russian)
ВЕСТНИК 7/2Q16
5. Kablov E.N., Startsev O.V., Krotov A.S., Kirillov V.N. Klimaticheskoe starenie kompoz-itsionnykh materialov aviatsionnogo naznacheniya. III. Znachimye faktory stareniya [Climatic Aging of Composite Materials for Aviation Purposes. III. Significant Factors of Aging]. Defor-matsiya i razrushenie materialov [Deformation and Destruction of Materials]. 2011, no. M1, pp. 34—40. (In Russian)
6. Startsev O.V., Medvedev I.M., Krotov A.S., Panin S.V. Zavisimost' temperatury pover-khnosti obraztsov ot kharakteristik klimata pri ekspozitsii v naturnykh usloviyakh [Dependence of the Samples Surface Temperature on the Climate Characteristics at the Exposure in Natural Conditions]. Korroziya: materialy, zashchita [Corrosion: Materials, Protection]. 2013, no. 7, pp. 43—47. (In Russian)
7. Nizina T.A., Selyaev V.P., Nizin D.R., Chernov A.N. Vliyanie tsveta polimernykh kom-pozitsionnykh materialov na rezhim ekspluatatsii zashchitno-dekorativnykh pokrytiy v usloviyakh vozdeystviya naturnykh klimaticheskikh faktorov [The Influence of the Color of Polymeric Composite Materials on Operating Conditions of Protective and Decorative Coatings under the Action of Natural Climatic Factors]. Regional'naya arkhitektura i stroitel'stvo [Regional Architecture and Construction]. 2016, no. 1—1 (26), pp. 59—67. (In Russian)
8. Nizina T.A. Zashchitno-dekorativnye pokrytiya na osnove epoksidnykh i akrilovykh svyazuyushchikh [Protective and Decorative Coatings Based on Epoxy and Acrylic Resins]. Saransk, Izdatel'stvo Mordovskogo universiteta Publ., 2007, 258 p. (In Russian)
9. Pavlov I.N. Starenie plastmass v estestvennykh i iskusstvennykh usloviyakh [Plastics Aging in Natural and Artificial Conditions]. Moscow, Khimiya Publ., 1982, 220 p. (In Russian)
10. Melkumov A.N., Tatevos'yan G.O. Starenie izdeliy iz plastmass v klimaticheskikh usloviyakh Uzbekistana [Aging of Plastic Products in the Climatic Conditions of Uzbekistan]. Tashkent, Uzbekistan Publ., 1975, 176 p. (In Russian)
11. Selyaev V.P., Nizina T.A., Egunova E.A. Soprotivlenie poliuretanovykh kompozitov deystviyu UF-oblucheniya [The Resistance of Polyurethane Composites to UV-Radiation]. Regional'naya arkhitektura i stroitel'stvo [Regional Architecture and Construction]. 2012, no. 1, pp. 4—9. (In Russian)
12. Nizina T.A., Zimin A.N., Selyaev V.P., Nizin D.R. Analiz dekorativnykh kharakteristik epoksiuretanovykh pokrytiy, rabotayushchikh v usloviyakh vozdeystviya ul'trafioletovogo oblucheniya [Analysis of the Decorative Characteristics of Epoxyurethane Coatings, Operating in the Conditions of Ultraviolet Radiation]. Izvestiya Kazanskogo gosudarstvennogo arkh-itekturno-stroitel'nogo universiteta [Kazan State University of Architecture and Engineering News]. 2011, no. 3, pp. 139—144. (In Russian)
13. Karyakina M.I. Ispytanie lakokrasochnykh materialovi pokrytiy [Testing of Paintwork Materials and Coatings]. Moscow, Khimiya Publ., 1988, 271 p. (In Russian)
14. Nizina T.A., Startsev V.O., Nizin D.R., Molokov M.V., Artamonov D.A. Issledovanie izm-eneniya tsvetovykh kharakteristik modifitsirovannykh epoksidnykh kompozitov, eksponirovan-nykh v usloviyakh morskogo klimata [Investigation of the Color Characteristics Changes of Modified Epoxy Composites Exposed in a Marine Climate]. Dolgovechnost' stroitel'nykh materialov, izdeliy i konstruktsiy: materialy Vserossiyskoy nauchno-tekhnicheskoy konferentsii posvyashchennoy 70-letiyu zasluzhennogo deyatelya nauki RF, akademika RAASN, dok-tora tekhnicheskikh nauk professora V.P.Selyaeva (g. Saransk, 20—22 noyabrya 2014 g.) [Durability of Building Materials, Products and Structures : Materials of All-Russian Scientific and Technical Conference Dedicated to 70th Anniversary of Honored Scientific Worker of the RF, Academician of RAACS, Doctor of Technical Sciences Professor V.P. Sepyaev (Saransk, 20—22 November 2014)]. Saransk, Izdatel'stvo Mordovskogo universiteta Publ., 2014, pp. 107—114. (In Russian)
15. Nizina T.A., Selyaev V.P., Nizin D.R., Artamonov D.A. Klimaticheskaya stoykost' polimernykh kompozitsionnykh materialov na osnove epoksidnykh svyazuyushchikh [Climatic Resistant of Polymeric Composite Materials Based on Epoxy Resins]. Regional'naya arkhitektura i stroitel'stvo Publ., 2015, no. 1, pp. 34—42. (In Russian)
16. Nizin D.R., Artamonov D.A., Chernov A.N., Nizina T.A. Rezul'taty naturnykh ispytaniy polimernykh kompozitsionnykh materialov na osnove epoksidnykh svyazuyushchikh [The Results of Field Tests of Polymer Composite Materials Based on Epoxy Resins]. Ogarev-online. Section «Engineering». 2014. Special issue. Available at: http://journal.mrsu.ru/arts/rezultaty-
naturnykh-ispytanijj-polimernykh-kompozicionnykh-materialov-na-osnove-ehpoksidnykh-svy-azuyushhikh. (In Russian)
17. Nizina T.A., Startsev V.O., Selyaev V.P., Startsev O.V., Nizin D.R. Analiz vliyaniya aktinometricheskikh parametrov na intensivnost' izmeneniya tsvetovykh kharakteristik epok-sidnykh kompozitov v usloviyakh morskogo klimata [Analysis of the Influence of Actinometri-cal Parameters on the Intensity of Epoxy Composites Color Characteristics Change in Marine Climate]. Vestnik Belgorodskogo gosudarstvennogo tekhnologicheskogo universiteta im. V.G. Shukhova [Bulletin of Shukhov Belgorod State University]. 2015, no. 5, pp. 95—101. (In Russian)
18. Startsev V.O., Nizina T.A., Startsev O.V. Tsvetovoy kriteriy klimaticheskogo stareniya epoksidnogo polimera [Color Criterion of Epoxy Resin Climatic Aging]. Plasticheskie massy [Plastics]. 2015, no. 7—8, pp. 45—48. (In Russian)
19. Nizina T.A., Selyaev V.P., Nizin D.R., Chernov A.N. Modelirovanie vliyaniya aktinometricheskikh parametrov na izmenenie dekorativnykh kharakteristik epoksidnykh kompozitov, eksponirovannykh v naturnykh usloviyakh [Modeling of the Impact of Actinometri-cal Parameters on Epoxy Composites Decorative Characteristics Change Exposed in Field Conditions]. Regional'naya arkhitektura i stroitel'stvo [Regional Architecture and Engineering]. 2015, no. 2, pp. 27—36. (In Russian)
20. Nizina T.A., Selyaev V.P. Material'naya baza vuza kak innovatsionnyy resurs razvitiya natsional'nogo issledovatel'skogo universiteta [Material Base of the University as an Innovative Resource for the Development of National Research University]. Dolgovechnost' stroi-tel'nykh materialov, izdeliy i konstruktsiy: materialy Vserossiyskoy nauchno-tekhnicheskoy konferentsii [Durability of Building Materials, Products and Structures : Materials of All-Russian Scientific and Technical Conference]. Saransk, Izdatel'stvo Mordovskogo universiteta Publ., 2014, pp. 115—121. (In Russian)
21. Selyaev V.P., Nizina T.A., Zubankova N.O., Lankina Yu.A. Statisticheskiy analiz tsvetovykh sostavlyayushchikh lakokrasochnykh pokrytiy [Statistical Analysis of Color Components of Paint Coatings]. Svidetel'stvo ob ofitsial'noy registratsii programmy dlya EVM № 2006610820 ot 28.02.2006 g. v Rospatente po zayavke No. 2005613472 ot 29.12.2005 g. [Certificate of official registration of the computer program No. 2006610820 from 28.02.2006 in Rospatent under the application No. 2005613472 from 29.12.2005]. (In Russian)
22. Frolkin O.A. Komp'yuternoe modelirovanie i analiz struktury kompozitsionnykh materialov : dissertatsiya ... kandidata tekhnicheskikh nauk [Computer Simulation and Analysis of the Structure of Composite Materials: Candidate of Technical Sciences dissertation]. Saransk, 2000, 193 p. (In Russian)
23. Selyaev V.P., Nizina T.A., Zubankova N.O. Ispol'zovanie metoda pryamogo skanirovaniya dlya otsenki izmeneniya tsvetovykh kharakteristik lakokrasochnogo pokrytiya pod deystviem klimaticheskikh faktorov [Using the Method of Direct Scan to Evaluate the Changes in the Color Characteristics of the Paint Coating under the Influence of Climatic Factors]. Vestnik otdeleniya stroitel'nykh nauk [Bulletin of the Department of Engineering Sciences]. 2004, no. 8, pp. 355—361. (In Russian)
24. Erofeev V.T., Cherushova N.V., Afonin V.V., Mitina E.A. Metodika otsenki izmeneniya dekorativnykh svoystv lakokrasochnykh materialov pod deystviem ekspluatatsionnykh fakto-rov [Methodology to Evaluate the Change of Decorative Properties of Paint Materials under the Influence of Operational Factors]. Vestnik otdeleniya stroitel'nykh nauk [Bulletin of the Department of Engineering Sciences]. 2004, no. 8, pp. 180—185. (In Russian)
25. Loganina V.I., Smirnov V.A., Khristolyubov V.G. Otsenka dekorativnykh svoystv lakokrasochnykh pokrytiy s ispol'zovaniem metodov tsifrovoy obrabotki izobrazheniy [Evaluation of Decorative Properties of Paint Coatings Using the Methods of Digital Image Processing]. Plasticheskie massy [Plastics]. 2006, no. 1, pp. 44—46. (In Russian)
26. Selyaev V.P., Nizina T.A., Zubankova N.O. Metodika obobshchennoy otsenki dekorativnykh kharakteristik lakokrasochnykh pokrytiy na osnove komp'yuternykh tekhnologiy [Method of Generalized Assessment of Decorative Characteristics of Paint Coatings Based on Computer Technologies]. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedeniy. Stroitel'stvo [News of the Institutions of Higher Education]. 2008, no. 6, pp. 40—46. (In Russian)
ВЕСТНИК 7/2016
27. Selyaev V.P., Nizina T.A., Egunova E.A. Metod komp'yuternogo ekspress-analiza dekorativnykh kharakteristik zashchitnykh pokrytiy [The Method of Computer Express-Analysis of the Decorative Characteristics of Protective Coatings]. Vestnik MGSU [Proceedings of Moscow State University of Civil Engineering]. 2012, no. 1, pp. 153—158. (In Russian)
About the authors: Nizina Tat'yana Anatol'evna — Doctor of Technical Sciences, Associate Professor, Department of Building Structures, National Research Ogarev Mordovia State University (MRSU), 24 Sovetskaya str., Saransk, 430005, Russian Federation; nizinata@yandex.ru;
Chernov Aleksey Nikolaevich — postgraduate student, Department of Building Structures, National Research Ogarev Mordovia State University (MRSU), 24 Sovetskaya str., Saransk, 430005, Russian Federation; lhms13@yandex.ru;
Nizin Dmitriy Rudol'fovich — postgraduate student, Department of Building Structures, National Research Ogarev Mordovia State University (MRSU), 24 Sovetskaya str., Saransk, 430005, Russian Federation; nizindi@yandex.ru;
Popova Anastasiya Ivanovna — Bachelor student, Department of Architecture and Construction, National Research Ogarev Mordovia State University (MRSU), 24 Sovetskaya str., Saransk, 430005, Russian Federation; popova_nastya2013@mail.ru.
For citation: Nizina T.A., Chernov A.N., Nizin D.R., Popova A.I. Vliyanie tsveta epoksidnykh kompozitov na izmenenie kolorimetricheskikh kharakteristik v protsesse naturnogo eksponirovaniya [Influence of Epoxy Composites Colours on Colorimetric Characteristics Change During Natural Exposure]. Vestnik MGSU [Proceedings of Moscow State University of Civil Engineering]. 2016, no. 7, pp. 67—80. (In Russian)
