Оптимізація вмісту добавок у епокси-поліефірному зв'язувачі для підвищення когезійної міцності композитів

Protective coatings of polymeric composites are proved to be effective in protecting metal surfaces from corrosion and wear. In order to create a polymeric composite material with improved cohesive properties, fillers of different nature and dispersion, modifiers and plasticizers should be introduced into the epoxy-polyester binder. For optimization of the content of components in epoxy-polyester binder, the method of orthogonal central compositional planning was used. Analysing the experimental obtained data, the regression equations for properties such as fracture stresses during the flexion and impact strength were obtained. For the statistical processing of the experimental results, testing of the reproducibility of experiments was performed on the Cochran criterion. Significance of regression coefficients was determined according to Student's criterion. The adequacy of the obtained model was confirmed by Fischer's criterion. According to the results received we have found that the introduction of two-component filler of different nature and dispersion affects the indices of fracture stresses during the flexion of composite material. It is proved that in order to create a composite with increased values of fracture stresses during the flexion, a discrete carbon fiber with particle sizes d = 6…8 μm, l = 0.5…1.5 mm – 0.05 pts. wt. and an oxidized nanodispersed additive with a dispersion d = 5…8 nm – 0.05…0.075 pts. wt. should be introduced per 100 pts. wt. of epoxy-polyester binder. At this content, the parameters of fracture stresses during the flexion increase to σfl = 72.6…75.5 MPa. Additionally, the effect of two-component filler on the impact strength of the developed epoxy-polyester composite was determined. It is analyzed that the introduction of a discrete carbon fiber at the content from 0.10 to 0.15 pts. wt. and an oxidized nano-dispersed additive at the content from 0.05 to 0.075 pts. wt. per 100 pts. wt. of the epoxy-polyester matrix allows to receive the increased indexes of the impact strength of the composite material (W = 9.1…9.4 kJ/m2). The obtained results allow creating a polymeric material with the improved parameters of cohesive properties in the complex.Доведено, що для захисту елементів металевих поверхонь від корозії та зношення ефективним є використання захисних полімерних композитних покриттів. Встановлено, що для створення полімерного композитного матеріалу з поліпшеними когезійними властивостями потрібно вводити в епокси-поліефірний зв'язувач наповнювачі різної природи та дисперсності, модифікатори та пластифікатори. Експериментально встановлено, що введення двокомпонентного наповнювача різної природи та дисперсності впливає на показники руйнівних напружень під час згинання композитного матеріалу. Методом ортогонального центрального композиційного планування експерименту доведено, що для створення композиту з підвищеними показниками руйнівних напружень під час згинання потрібно вводити дискретне вуглецеве волокно з розмірами часток d = 6…8 мкм, l = 0,5…1,5 мм – 0,05 мас. ч. та окиснену нанодисперсну добавку з дисперсністю d = 5…8 нм – 0,05…0,075 мас. ч. на 100 мас. ч. епокси-поліефірного зв'язувача. При цьому показники руйнівних напружень під час згинання підвищуються до σзг = 72,6…75,5 МПа. Додатково встановлено вплив двокомпонентного наповнювача на ударну в'язкість розробленого епокси-поліефірного композиту. Проаналізовано, що введення дискретного вуглецевого волокна за вмісту 0,10…0,15 мас. ч. та окисненої нанодисперсної добавки 0,05…0,075 мас. ч. на 100 мас. ч. епокси-поліефірної матриці дає змогу отримати підвищені показники ударної в'язкості композитного матеріалу (W = 9,1…9,4 кДж/м2). Отримані результати дають змогу створити полімерний матеріал із поліпшеними в комплексі показниками когезійних властивостей

Research of the wear resistance of epoxycomposites containing hybrid fillers modified by ultrasound

Existence of chemical and physical links between active groups of epoxy resin and dispersed particles is determined due. It provides forming interlayers in the filled systems. Influence of nature of dispersed fillers on adhesive resistance and physical-mechanical properties of polymer-composites. Experimentally it is proved, that preliminary processing a ultrasonic field disperse and fibrous store allows to adjust in a wide range operational

Influence of influencing filler nature and magnetic treatment on mechanism structure creation and properties of epoxycomposites

У роботі досліджено вплив фізичної природи наповнювачів і магнітного оброблення на адгезійну, когезійну міцність і модуль пружності епоксидних композитних матеріалів та захисних покриттів на їх основі. Запропоновано механізм керування структуроутворенням у зв’язувачі, що дозволить ціленаправлено керувати властивостями матеріалів за умови прогнозованого введення у епоксидний оліґомер феромагнітного наповнювача і магнітного оброблення композицій до введення твердника. Доведено, що таке попереднє оброблення забезпечує керування параметрами зовнішніх поверхневих шарів навколо часток наповнювача, які зумовлюють поліпшення властивостей епоксикомпозитів.In work it is explored influence of filler physical nature and magnetic treatment on adhesion, cohesion durability and module of resiliency epoxycomposite materials and sheeting on their basis. Shown the method of management by the structure creation mechanism of materials and, as a result, their mechanical properties on the way to the forecast add to epoxycomposite ferromagnetic fillers at optimum maintenance and magnetic treatment of compositions before add hardener. It is proved, that previous treatment provides the forecast management by the parameters of external superficial layers round the particles of fillers, which predetermine the improvement properties of epoxycomposites

Geometrical sizes and structural parameters researches of external surface layers in filling epoxycomposites

Досліджено структурні параметри та геометричні розміри зовнішніх поверхневих шарів у епоксикомпозитах, наповнених двокомпонентним полідисперсним наповнювачем різної природи та розмірів. На основі результатів досліджень вибрано оптимальний вміст дисперсних часток для формування композитних матеріалів з підвищеними експлуатаційними характеристикамиInvestigate structural parameters and geometrical sizes of external superficial layers in epoxycomposites, with filler of different nature and sizes. On the basis of researches results chosen optimum content of dispersible particles for forming composite materials with hight mechanical characteristics

Ecotoxicity Study of New Composite Materials Based on Epoxy Matrix DER-331 Filled with Biocides Used for Industrial Applications

The impact of fillers in the epoxy oligomer on the test culture of the marine ecosystem was investigated. The content of additive—biocides—was selected based on the complex research using STAT-GRAPHICS® Centurion XVI. The ecotoxicity of composite surfaces was determined in model systems using methods which are standard in eco-microbiology. The microorganism was identified by studying morphological, cultural, biochemical, and antigenic properties. Studies of the structure and the microrelief of the surfaces of composite materials were conducted using scanning electron microscopy (SEM) and X-ray energy dispersive spectroscopy. Based on comprehensive research, it was established that the composition of oxytetracycline with content of q = 1.5 wt% and nanosilver with a content of q = 0.075 wt% per 100 wt% of the DER-331 oligomer and 10 parts by the mass of the TETA hardener ensures the formation of a porous nano-heterogeneous structure of the coating, which leads to the acceleration of the release of silver ions from the surface of the polymer. The rational content of the complex additives of biocides ensures adhesion to the cell wall of bacteria with subsequent penetration into it and subsequent change to the cell membrane, its death, and, therefore, the suppression of the fouling process of metal structures