РОЗДІЛ 2
ХАРАКТЕРИСТИКА СИРОВИННИХ МАТЕРІАЛІВ
ТА МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕНЬ
2.1. Сировинні матеріали
Як основну полімерну складову в системах використовували поліізоціанат-Д (ТУ
113-03-78222701), який містить 50% олігомерів та 30% ізоціанатних груп.
Для регулювання термінів тужавлення системи використовували розчин рідинного
натрієвого скла з силікатним модулем 2,8 і густиною розчину 1420 кг/м3.
Як мінеральну складову використовували: хімічно-чисті силікагель, СаО, Са(ОН)2,
крейду, опоку Миколаївського родовища, портландцемент за ДСТУ Б.В.2.7–46,
дніпровський пісок за ДСТУ Б.В.2.7-32, мікрокремнезем за ТУ 14-5-157-87
(відходи виробництва заводу феросплавів м. Стаханов Луганської обл.),
Маріупольський доменний гранульований шлак за ГОСТ 3476, азбест Оренбурзького
родовища за ГОСТ 12871, цеоліт Сокирнянського родовища, спучений перліт
Берегівського родовища виробництва КЕДЗа та відходи, отримані при механічній
обробці азбестоцементних виробів (співвідношення портландцемент : азбест –
1:7). Хімічний склад мінерального наповнювача наданий у табл. 2.1.
Для визначення впливу хімічного складу армуючих добавок крім азбесту
використовували натуральні целюлозні волокна типу Техноцел 500-1 (Technocel
500-1, фірма CFF, Німеччина). Така добавка має наступні властивості: рН – 5ч9;
розмір часток: менше 200 мкм – 90%, менше 90 мкм – 50%, менше 32 мкм – 40%.
Таблиця 2.1
Хімічний склад мінеральних компонентів
Найменування
Вміст оксидів, мас., %.
SiO2
СаО
MgO
Fe2O3+FeO
Al2O3+TiO
SO3
Н2О
в.п.п.
доменний гранульований шлак Маріупольського заводу
39,83
47,60
5,43
0,36
5,65
цеоліт Сокирнянського родовища
64,85
4,09
1,58
5,13
13,80
8,26
азбест Оренбурзького родовища
44,10
43,00
12,90
відходи виробництва азбестоцементних виробів
13-17
36-42
3-5,6
3-5
4-6
До1
0,5-1,1
портландцемент
21-24
63-66
0,5-2
2-4
4-8
0,3-1
Гідратований портландцемент
21-24
62-68
1-2,5
2-5
4-8
До 1
0,5-1
опока Миколаївського родовища
55,04
17,28
1,05
2,80
5,48
15,9
3,11
мікрокремнезем
87,5-93,6
1,36-1,52
0,21-0,26
0,84-0,96
1,5-5,0
2,36-2,92
крейда
0,325
54,97
0,612
0,29
0,54
0,58
43,19
спучений перліт Берегівського родовища
76,4
1,2
17,3
1-2
Крім того, використовували гідратований портландцемент, який отримували в
результаті гідратації портландцементу ПЦІ-500 ДСТУ Б.В.2.7–46 пропарюванням
протягом 10 год. при температурі 950С. Водоцементне співвідношення при цьому
становило 4:1. Після пропарювання гідратований портландцемент сушили при
температурі 100±20С з послідуючим помелом.
Сировинні матеріали мали однакову дисперсність, залишок на ситі 008 складав
4…6%.
Для регулювання властивостей органічної матриці як пластифікатор застосовували
олігоефір – б,ю-метакрил(біс-триетиленгліколь)фталат (МГФ-9) (ТУ 6-01-450-76),
в’язкість якого при температурі (20±0,25)0С 0,1…0,25 Па·с., масова доля
основної речовини – 96…97%, масова доля толуолу – 3…4%.
2.2. Методи досліджень
Дослідження фазового складу вихідних речовин та продуктів отвердження систем
здійснювали за допомогою рентгенофазового, хімічного, диференційно-термічного
та ІЧ-спектрального аналізів.
Рентгенофазовий аналіз робили на рентгенівському дифрактометрі ДРОН-1,5 з
мідною трубкою й нікелевим фільтром при U=30КV, I=10-20МА у діапазоні
реєструємих кутів 8…60, згідно з методикою [174]. Рентгенограми ідентифікували
за допомогою літературних даних [175-178].
Комплексний диференційно-термічний аналіз проводили на дериватографі системи Р.
Паулік, І.Паулік, Л. Ердей фірми МОМ (Будапешт). Швидкість підйому температури
складала 10 0С/хв. Інтервал температури 20…800 0С, як еталон використовували
прожарений технічний глинозем. Отримані дані ідентифікували, порівнюючи їх з
відомими з літератури [179-182].
Хімічний аналіз виконували згідно [183].
Інфрачервоні спектрограми знімали на двохпроменевому спектрофотометрі SPECORD
IR75 (Німеччина). Зразки готували шляхом пресуванням суміші ретельно
диспергованого полімерного композиту і спектрально чистого броміду калію у
співвідношенні 2/100 під тиском 100 МПа. Зйомку проводили в області 400…4000
см-1. Розшифровку інфрачервоних спектрограм здійснювали, порівнюючи їх з
описаними в літературі [184-196].
Дослідження макроструктури зразків захисного матеріалу проводили на
електронному мікроскопі РЕММА-101А за методикою [175, 197]. Розшифрування
знімків здійснювали шляхом порівняння їх з відомими в літературі [197, 198].
Експериментальні дослідження фізико-механічних властивостей систем виконували
за стандартними методиками.
При підборі складів органомінеральних композицій використовували
симплекс-решітковий метод планування експерименту [199, 200]. Оптимізацію
рецептур в системі проводили за спеціально синтезованими МТЩ-планоми
В.А.Вознесенського [201, 202] з послідуючою побудовою комплексу моделей класу
“концентраційної залежності”. Обробка результатів експериментів виконана за
програмами кафедри ТВБіЗБК (КНУБА) та ПАТБМ (ОДАБА) на персональних
ІВМ-сумісних ЕОМ.
Для аналізу і формування висновків результати фізико-механічних випробувань
зразків обробляли за допомогою методів статистичної обробки [203, 204].
Зразки 20х20х20 мм та 10х10х60 мм використовували для встановлення впливу
компонентів і визначення оптимального складу компонентів. Всі фізико-механічні
властивості матеріалів вивчали на зразках 7,07х7,07х7,07 см.
Міцність при стиску композицій на зразках 20х20х20 мм визначали згідно [205],
міцність при вигині – на важільному приладі згідно [174] на зразках-балочках
розміром 10х10х60 мм.
Життєздатність систем визначали за м