автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Эффективные слабогорючие химические стойкие эпоксидные полимеррастворы

005016405

Jвax рукописи

АБРАМОВ ВАСИЛИЙ ВИКТОРОВИЧ

ЭФФЕКТИВНЫЕ СЛАБОГОРЮЧИЕ ХИМИЧЕСКИ СТОЙКИЕ ЭПОКСИДНЫЕ ПОЛИМЕРРАСТВОРЫ

Специальность 05.23.05 - Строительные материалы и изделия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

3 МАЯ 2012

Москва - 2012

005016405

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном

образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московский государственный строительный университет».

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор,

Баженов Юрий Михайлович

Официальные оппоненты - Козлов Валерий Васильевич, доктор

технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Московский государственный строительный университет», профессор кафедры Строительные материалы

- Суханов Михаил Александрович, кандидат технических наук, доцент, ФАОУ ДПО «Государственная академия профессиональной переподготовки и повышения квалификации руководящих работников и специалистов инвестиционной сферы»

Ведущая организация - Государственное унитарное

предприятие «Научно-исследовательский институт Московского строительства»

Защита состоится «15» мая 2012г. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д.212.138.02 при ФГБОУ ВПО «Московский государственный строительный университет» по адресу: 129337, г. Москва, Ярославское шоссе д.26, телестудия «Открытая сеть».

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке ФГБОУ ВПО «Московский государственный строительный университет».

Автореферат разослан «13» апреля 2012г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Алимов Лев Алексеевич

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы.

Реконструкция и ремонт промышленных зданий и сооружений вплотную связана с проблемой омоноличивания строительных конструкций. Для ремонта зданий и сооружений первого класса ответственности, подверженных коррозионным воздействиям, особенно эффективно применение эпоксидных полимеррастворов. Однако эпоксидные полимеррастворы относятся к горючим материалам с высокой дымообразующей способностью. Решение задачи снижения горючести эпоксидных полимеррастворов можно достичь подбором эффективных галогенсодержащих антипиренов, а повышение прочности -улучшением адгезии полимерной матрицы к минеральным наполнителям за счет их обработки низкотемпературной неравновесной плазмой.

Работа выполнена в соответствие с НИР ФГБОУ ВПО МГСУ, Федеральной целевой программой «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России на 2009-2013 годы» (мероприятие 1.2.2), Федеральной целевой программой «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технического комплекса России на 2007-2013 годы» (мероприятие 5.2).

Цель и задачи исследований.

Целью диссертационной работы является разработка эффективных слабогорючих химически стойких полимеррастворов, предназначенных для ремонта и реконструкции строительных конструкций.

Для решения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

- обосновать возможность получения слабогорючих химически стойких эпоксидных полимеррастворов, обладающих высокими эксплуатационными свойствами;

-з-

- исследовать влияние содержания минеральных наполнителей на термические и пожароопасные свойства эпоксидных полимеррастворов;

- исследовать влияние содержания и химической природы промышленных и синтезированных бромхлорсодержащих антипиренов на термические, пожароопасные и физико-механические свойства эпоксидных полимеррастворов;

- установить влияние плазмохимической обработки тонкодисперсных минеральных наполнителей на пожароопасные и физико-механические свойства эпоксидных полимеррастворов;

- выбрать наиболее эффективные компоненты и оптимизировать состав эпоксидных полимеррастворов, предназначенных для ремонта и реконструкции строительных конструкций;

- провести комплексное изучение эксплуатационных свойств и химической стойкости разработанных эпоксидных полимеррастворов оптимального состава;

- установить зависимости эксплуатационных свойств и химической стойкости слабогорючих полимеррастворов от продолжительности воздействие агрессивных сред;

- разработать технологии приготовления и применения высоконаполненных слабогорючих эпоксидных полимеррастворов, используемых для ремонта и реконструкции строительных конструкций;

провести опытно-промышленную и промышленную апробацию слабогорючих химически стойких полимеррастворов, определить технико-экономические показатели разработанных материалов.

Научная новизна работы:

обоснована возможность снижения горючести и повышения эксплуатационных показателей слабогорючих химически стойких эпоксидных полимеррастворов, используемых для ремонта и реконструкции строительных конструкций, за счет применения эффективных галогенсодержащих антипиренов и плазмохимической обработки тонкодисперсных минеральных наполнителей;

- установлены зависимости термических и прочностных показателей, горючести и дымообразующей способности эпоксидных полимеррастворов от

содержания и химической природы промышленных и синтезированных галогенсодержащих антшшренов;

- методами ТГА, ДТА и ДСК установлено, что галогенсодержащие антипирены, которые наиболее полно соответствующие характеру разложения эпоксидного полимера ЭД-20, обладают и более высокой эффективностью пламягасящего действия;

- получены двухфакторные математические зависимости прочностных характеристик и показателей пожарной опасности эпоксидных полимеррастворов от содержания минеральных наполнителей и галогенсодержащих антипиренов;

установлено влияние условий плазмохимической обработки тонкодисперсных минеральных наполнителей и смешанного железооксидного пигмента на прочность эпоксидных полимеррастворов.

Практическая значимость работы заключается в том, что:

- установлено, что оптимальным содержанием галогенсодержащих антипиренов различной химической природы при получении слабогорючих химически стойких эпоксидных полимеррастворов является 8-10 масс.%;

- показана возможность получения слабогорючих (Г1) с умеренной дымообразующей способностью (Д2) и высокими физико-механическими свойствами эпоксидных полимеррастворов путем использования синтезированных галогенсодержащих антипиренов в 40-50%-ном растворе -диметил - 2,4,6 - триброманилина;

- установлено, что плазмохимическая обработка тонкодисперсных минеральных наполнителей повышает прочность слабогорючих химически стойких эпоксидных полимеррастворов на 20-25%;

- разработаны составы слабогорючих химически стойких эпоксидных полимеррастворов, используемых для ремонта строительных конструкций, с прочностью при растяжении, изгибе и сжатии более 35, 69 и 157 МПа соответственно;

- разработаны технологии получения и применения слабогорючих химически стойких эпоксидных полимеррастворов, содержащих минеральные наполнители, обработанные в плазмохимическом реакторе.

Внедрение результатов исследования.

Опытно-промышленная и промышленная апробация разработанных слабогорючих химически стойких эпоксидных полимеррастворов осуществлена предприятием ООО «Пилот» при защите от коррозии бетонного основания производственно-торгового и складского комплекса на площади 3840 м2. Экономических эффект от внедрения разработанных эпоксидных полимеррастворов составил 224640 руб.

Апробация работы.

Основные положения диссертационной работы докладывались на Международной конференции «Биосферно-совместимые технологии в развитии регионов» (г. Курск, 2011г.) и 15-й Международной межвузовской научно-практической конференции молодых ученых, докторантов и аспирантов «Строительство-формирование среды жизнедеятельности» (г. Москва, МГСУ, 2012г.).

На защиту выносятся:

- обоснование возможности получения эффективных слабогорючих химически стойких эпоксидных полимеррастворов для ремонта и реконструкции строительных конструкций;

- зависимости термических свойств и показателей пожарной опасности эпоксидных полимеррастворов от химической природы и содержания тонкодисперсных минеральных наполнителей и галогснсодержащих антипирепов;

- влияние плазмохимической обработки тонкодисперсных минеральных наполнителей и железооксидных пигментов на физико-механические свойства эпоксидных полимеррастворов;

- зависимости эксплуатационных свойств и химической стойкости разработанных эпоксидных полимеррастворов от содержания тонкодисперсных минеральных наполнителей и хлорбромсодержащих антипиренов;

-б-

- технологии получения и применения слабогорючих химически стойких эпоксидных полимеррастворов с повышенными эксплуатационными характеристиками;

- результаты опытно-промышленного и промышленного внедрения, технико-экономические показатели разработанных эпоксидных полимеррастворов.

Структура п объем работы.

Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, общих выводов, списка использованной литературы, включающего 175 наименований и 3 приложений. Работа изложена на 155 страницах печатного текста и включает 43 рисунка, 24 таблицы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Одним из недостатков строительных конструкций, подвергающихся коррозионному воздействию, является отсутствие надежных и долговечных защитных покрытий. Покрытия на основе эпоксидных олигомеров технологичны, обладают высокой адгезией к различным подложкам, прочностью, водонепроницаемостью и химической стойкостью при повышенных температурах. Рациональное применение эпоксидных покрытий позволяет на 40...50% снизить потери от коррозии, повысить эксплуатационную надежность и долговечность строительных конструкций. Применение эпоксидных монолитных покрытий вместо традиционных облицовок, выполненных из штучных кислотоупорных материалов на химически стойких связующих по непроницаемому подслою, позволяет в 2...5 раз повысить производительность труда при одновременном снижении в 1,5...2 раза стоимости покрытия. Вместе с тем эпоксидные покрытия относятся к горючим материалам и обладают недостаточной прочностью.

Известно, что для снижения горючести эпоксидных полимеррастворов в

исходные композиции дополнительно вводят галогенсодержащие антипирены в

сочетании с 8Ь203, которые ингибируют радикальные цепные процессы в пламени

и снижают выход горючих летучих продуктов пиролиза. Для повышения

-7-

прочности таких композитов необходимо обеспечить более сильное взаимодействие полимерной матрицы и минерального наполнителя. На основании анализа научно-технической литературы была сформулирована научная гипотеза диссертационной работы, состоящая в том, что повышение прочности эпоксидных полимеррастворов может быть достигнуто в результате плазмохимической обработки минеральных наполнителей. Плазмохимическая обработка минеральных наполнителей позволяет эффективно применять управляемые нанопроцессы при производстве строительных материалов. В поле неравновесной низкотемпературной плазмы вещества претерпевают сложные физико-химические превращения, позволяющие придавать строительным материалам новые свойства и повышать их эффективность. Под действием плазмы на поверхности наполнителей должно образовываться большое количество активных радикалов, обладающих высокой реакционной способностью, что значительно улучшит взаимодействие полимерной матрицы и наполнителя.

К преимуществам плазмохимической обработки относится безопасность и низкая энергоемкость установок, возможность гибкого включения и регулирования их параметров. При получении низкотемпературной неравновесной плазмы в работе использован принцип вихревого движения газовой среды для создания оптимальных условий зажигания газоразрядной плазмы.

Для доказательства рабочей гипотезы в работе были проведены системные исследования по изучению влияния содержания и химической природы минеральных наполнителей и галогенсодержащих антипиренов, а также плазмохимической обработки наполнителей и пигментов на эксплуатационные, термические и пожароопасные свойства эпоксидных полимеррастворов.

При разработке слабогорючих химически стойких полимеррастворов применяли эпоксидные смолы марок ЭД-20, ЭД-22 (ГОСТ 10587-84) и аминные отвердители. Для повышения упруго-эластичных характеристик эпоксидных композиций использовали бутадиен-нитрильные каучуки марок СКН-18-1А,

СКН-26-1А(ТУ 38.303-01-41-92) или низкомолекулярный полибутадиен СКДН-Н (ТУ 38.103515-82). В качестве антипиренов использовали промышленные и синтезированные галогенсодержащие соединения. Обработку тонкодисперсных минеральных наполнителей проводили в плазмохимическом реакторе, конструкции МФТИ.

Термический анализ наполнителей, бромхлорсодержащих антипиренов и эпоксидных композиций на воздухе и в токе азота проводили термогравиметрическим методом с помощью автоматизированной модульной термоаналитической системы «ОиРоп1-9900» при скорости нагрева 10 и 20°С/мин. Кислородный индекс (КИ), коэффициент дымообразования (От) в режиме пиролиза и пламенного горения, температуры воспламенения (Тв) и самовоспламенения (Тсв), теплоту сгорания, критическую поверхностную плотность теплового потока воспламенения ^р) отвержденных эпоксидных связующих и полимеррастворов на их основе определяли по ГОСТ 12.1.044-89. Предельную концентрацию кислорода (Спр) и скорость распространения пламени (Урп) но горизонтальной поверхности при концентрации кислорода в окислителе 30-60% - исследовали по известной методике. Горючесть разработанных материалов определили по ГОСТ 30244-94. Обработку экспериментальных данных проводили методом наименьших квадратов с помощью программного комплекса МАТЬАВ.

Полимеррастворы на основе эпоксидной смолы ЭД-20, относятся к горючим материалам с высокой дымообразующей способностью. Применение низкомолекулярных соединений, повышающих упругоэластические показатели полимеррастворов, увеличивает их воспламеняемость и дымообразующую способность. Так, например, КИ и Д,, в режиме пиролиза и горения полимера ЭД-20, отвержденного ПЭГТА, составляют 22 - 22,3%, 890 - 1060 и 950 - 1020 м2/кг соответственно. При введении в смолу ЭД-20 в качестве модификатора диоктилфталата (15,4 мас.%) КИ иБшв режиме пиролиза и горения равны 19,3%, 1350 и 890 м2/кг.

Минеральные тонкодисперсные наполнители не только повышают физико-механические свойства полимеров, но и влияют на термостойкость и пожарную опасность полимеррастворов. Влияние минеральных наполнителей на термостойкость эпоксидных полимеррастворов не однозначно. Так, например, маршаллит и А1(ОН)3 незначительно повышают, а гетит и лимонит снижают термостойкость полимеррастворов (табл.1). Это обусловлено, по нашему мнению, как различной устойчивостью наполнителей к действию повышенных температур,

так и различной концентрацией гидроксильных групп на их поверхности.

Таблица 1

_Термостойкость эпоксидных полимеррастворов_

Минеральные наполнители

Показатели - Гетит Маршаллит А1(ОН)3 Лимонит

Температура, °С

- начала интенсивного разложения 262 250 264 266 240

10%-ной потери массы 268 277 284 278 268

максимальной скорости разложения на

• 1 стадии 289 265 292 299 263

• 2 стадии 525 553 463 480 476

Максимальная скорость разложения,

%/мин, на

• 1 стадии 14,7 5,4 6,3 8,8 6,8

• 2 стадии 2,9 2,1 8,8 1- 2,0 4,5

Потеря массы при 700°С,% 97,4 42,4 40,7 64,7 52,1

При небольшом содержании минеральных наполнителей до (40-45 мас.%) химическая природа наполнителей слабо влияет на пожарную опасность эпоксидных полимеррастворов (табл.2): КИ равен 19,8 - 22,3%, Тв - 280-310 °С, Тсв. - 480-520 °С, §кр. - 10,6-14,3 кВт/м2, а Бт в режиме пиролиза и горения составляет 730-840 и 360-500 м2/кг. Причем в режиме пиролиза От превышает коэффициент дымообразования в режиме горения более чем в 1,5 раза. Значительное снижение горючести и дымообразующей способности полимеррастворов наблюдается при содержании наполнителей более 50 мас.%. Причем наполнители, разлагающиеся в условиях горения полимерных материалов (М£(ОН)2 и А1(ОН)3) с образованием негорючих газов (Н20), превосходят по эффективности пламегасящего действия неразлагающиеся наполнители (рис.1).

С ростом степени наполнения исходной композиции до 61 мас.% закономерно снижается пожарная опасность эпоксидных полимеррастворов: КИ возрастает с 19,3 до 29,9%, Т„ - с 270 до 290...320°С, Тсв - с 470 до 490...530°С, а §кр. линейно повышается с 10,3 до 12,2... 18,5 кВт/м2(рис.2). Бт в режиме пиролиза и пламенного горения снижается с 1350 и 890м2/кг до 460-570 и 200-310 м2/кг соответственно.

Для неразлагающихся тонкодисперсных минеральных наполнителей зависимость КИ эпоксидных полимеррастворов от содержания наполнителей (с) можно представить в виде уравнения: КИ=19,3+вса, где коэффициент в и а для андезита, мела и А1203 равны 0,9, 0,14, 0,05 и 0,39, 0,57; 0,74 соответственно. Для разлагающихся в условиях горения наполнителей КИ полимеррастворов равна: КИ=19,3+в(созЬ(а.с)-1), где коэффициенты в и а для А1(ОН)3 и Гу^(ОН)2 равны 0,597, 0,387 и 0,059, 0,069 соответственно. Следует отметить, что применение только минеральных наполнителей не позволяет перевести полимеррастворы из одной группы горючести в другую.

О 10 20 30 40 50 60 70 Содержание наполнителей, масс.%

0 10 20 30 40 50 60 70 Содержание наполнителей, масс.%

Рис.2. Зависимость критической Рис./Зависимость кислородного индекса

поверхностной плотности теплового эпоксидных полимеррастворов от

потока эпоксидных полимеррастворов содержания минеральных наполнителей:

от содержания минеральных 1- Мз (ОН)2; 2- А1(ОН)3; 3-андезит; 4-

наполнителей: 1-А1(ОН)3; 2-Мй (ОН)2; гетит; 5- СаС03; А1203. 3-СаСОз; 4-гетит; 5-М§0; 6-андезит.

Одним из наиболее распространенных и эффективных методов снижения горючести эпоксидных полимеррастворов является использование аддитивных броморганических антипиренов. Это обусловлено, прежде всего, широким ассортиментом и относительно невысокой стоимостью промышленных марок бромсодержащих антипиренов. КИ промышленных марок броморганических антипиренов, как правило, превышает 90%, а теплота сгорания составляет 9,4... 10,8 кДж/кг. Воспламеняемость эпоксидных полимеррастворов, содержащих 5,7 мас.% броморганических антипиренов и наполненных кварцевым песком (41 мас.%), снижается: КИ и спр возрастают с 21,6 и 29,4% до 27,2...28,9 и 36,1...39,6% соответственно, Тв уменьшается с 290-300 до 270,..280°С, а Тсв практически не зависит от химического строения антипирена и составляет 460...480°С. От эпоксидных полимеррастворов в режиме пиролиза возрастает с 410 до 440...490 м2/кг, а в режиме пламенного горения увеличивается более чем в 1,5 раза с 570 до 890-990 м2/кг. Причем в режиме горения превышает коэффициент дымообразования в режиме пиролиза более чем в 2 раза.

Таблица 2

Горючесть и дымообразующая способность эпоксидных полимеррастворов

Показатели Минеральные наполнители

- ч « диабаз гетит сварцевы{ песок андезит сч I ад X о <

Температура, °С воспламенения 270 280 290 290 290 290 300 310

самовоспламенения 470 480 480 500 480 480 500 520

КИ,% 19,3 19,8 20,4 21,5 21,6 21,8 22,1 22,3

gкn.. кВт/м2 10,3 10,6 11,2 12,4 12,7 12,8 13,2 14,3

Бп,, м2/кг, в режиме - пиролиза 1350 790 840 760 840 740 730 740

- горения 890 390 440 500 540 450 360 360

Примечание: содержание минеральных наполнителей в полимеррастворе, модифицированном каучуком СКН-26-1А, равно 43,5 мас.%.

Химическое строение ароматических броморганических антипиренов аддитивного типа практически не влияет на горючесть эпоксидных полимеррастворов (табл.3). Основным фактором, определяющим их

эффективность, является близость температур интенсивного разложения полимера ЭД-20 и бромсодержащего соединения. Механизм действия указанных антипиренов обусловлен как ингибированием радикальных цепных процессов в пламени, так и флегматизацией пламени продуктами разложения бромсодержащих антипиренов.

Таблица 3

Горючесть и дымообразующая способность эпоксидных полимеррастворов

Марка антипирена т., °С КИ,% Dm,M /кг, в режиме

пиролиза горения

- 300 21,6 410 570

Гексобромбензол 280 26,8 440 1000

Декабромдифенилоксид 270 28,2 460 900

2,4,6-триброманилин 300 28 480 820

N(2,4,6-'фиброфе1 шл) милеинимид 290 28,5 430 830

2,4,б-трибромфенол 290 28,7 550 820

Пентабромфепол 280 28,4 460 860

Тетрабромфталевый ангедрид 260 28,1 490 900

Примечание: содержание антипирена в полимеррастворе, модифицированном каучуком СКН-26-1 А, равно 5,7 мас.%.

С ростом содержания броморганических антипиренов, в эпоксидном связующем закономерно уменьшается воспламеняемость композиций. Так, например, с увеличением содержания тетрабромдиана до 9,8 мас.% Тв полимеррастворов снижается с 300 до 280°С, Тсв повышается с 460...470 до 480...490°С, а КИ увеличивается с 21,6 до 29,2%. Dm в режиме пиролиза практически не зависит от содержания антипиренов и составляет 420...440 м2/кг, а в режиме пламенного горения возрастает с 750 до 990 м2/кг. Зависимость КИ эпоксидных полимеррастворов, модифицированных каучуков СКН-26-1 А, от содержания броморганических антипиренов (с) можно представить в виде уравнения: КИ=21,б+в(1-0,5с)а, где коэффициенты айв для хлоргидринового эфира пентабромфенола, гексабромбензола, пентабромфенола и N(2,4,6 -трибромфенил)малеинилида равны 0,87, 0,79, 0,61, 0,60 и 8,20, 7,56, 7,51, 6,84 соответственно.

Броморганические антипирены аддитивного типа значительно превосходят по эффективности пламягасящего действия реакционноспособные соединения: для получения эпоксидных полимеррастворов с КИ = 27% концентрация брома в композиции при использовании пентабромфенола составляет 8,3%, а при применении бромсодержащего олигомера марки УП-631 - 20%. Причем для аддитивных и реакционноспособных бромсодержащих антипиренов наблюдается линейная зависимость КИ полимеррастворов от концентрации брома в композиции. Применение промышленных марок броморганических антипиренов позволяет получать слабогорючие (Г1) эпоксидные полимеррастворы с КИ = 30...33% и высокими прочностными показателями при содержании антипиренов 8... 10 мас.%.

Среди синтезированных бромхлорорганических антипиренов наибольшей термической стабильностью обладает Редант 1-2, а минимальной скоростью разложения- Редант 1. Причем ТГ- кривые разложения антипирена Редант 1 наиболее полно соответствуют характеру разложения эпоксидного полимера ЭД-20(рис.3,4). Этим и объясняется его более высокая эффективность пламягасящего действия по сравнению с другими бромсодержащими антипиренами. В тоже время полимеррастворы, модифицированные антипиреном Редант 1, имеют более высокую теплотворную способность (удельная теплота сгорания композиции, содержащей 8,6 мае. % Редант 1 равна 31570 кДж/кг) по сравнению с 29030 и 29900 кДж/кг для полимеррастворов, модифицированных Редант 2 и Редант 1-2 (табл.4). Массовая скорость выгорания полимеррастворов, модифицированных 8,6 мас.% Редант 1 и Редант 2-1, равна соответственно 32,17 и 30,59 г/(м2-с) при плотности теплового потока 10,58 кВт/м2. При этом концентрация хлора (19,9 -29,8%) и брома (33,59 - 56,07%) в антипирене Редант 1 зависит от степени бромирования 1,1-дихлор-2,2-бис (4-хлорфенил) этилена. Оптимальной концентрацией синтезированных бромхлорсодержащих антипиренов для получения слабогорючих эпоксидных полимеррастворах, как и в случае с промышленными ароматическими бромсодержащими антипиренами, является 810 мас.%.

Щ5 2ÜT5 30Ö 35<Г~ 500 Температура, с

О

Температура, с

Рис.3 ТГ — кривые бромсодержащих Рис.4 ДТГ — кривые бромсодержащих антипи-ренов: I- Редант I; 2- Редант 1-2; антипи-ренов: I- Редант 1; 2- Редант 1-2; 3 -Редант 2-1; 4 -Редант 3; 5-Редант 2. 3 - Редант 2-1; 4-Редант 3; 5-Редант 2.

Состав слабогорючих (Г1) эпоксидно-каучуковых композиций, содержащих Редант 1 в качестве антипирена, приведен ниже (мас.%):

эпоксидная диановая смола - 26,9 - 33,7

аминный отвердитель - 2,5 - 3,9

смесь бутадиен-нитрильного каучука

и трихлордифенила в соотношении 1:1 - 10,1 - 15,3

продукт бромирования

1,1-дихлор-2,2-ди (4-хлорфенил) этилена - 5,2 - 8,6

трехоксид сурьмы -1,6-2,9

минеральный наполнитель - 39,9 - 46,7

Следует отметить, что Редант 1 обеспечивает получение эпоксидных полимеррастворов с более высокими физико-механическими свойствами (табл.4).

Горючесть полимеррастворов зависит от равномерного распределения антипирена в полимерной матрице. Учитывая, что все исследованные антипирены являются порошкообразными кристаллическими или аморфными веществами, представлялось целесообразным использовать их в виде раствора в Ы,Ы-диметил -2,4,6-триброманилине, который хорошо совмещается с олигомером ЭД-20 и повышает степень отверждения эпоксидного полимера. В результате проведенных исследований установлено, что с ростом концентрации Редант 1 в

растворе Н№диметил-2,4,6-триброманилииа с 5 до 50% КИ возрастает с 25,8 до 30,1%, массовая скорость выгорания при плотности теплого потока 10,58 кВт/м2 уменьшается с 29,1 до 23,4 г/(м2с.), а теплота сгорания линейно снижается с 34400 до 30150 кДж/кг(рис.5,6).

Рис.5 Зависимость горючести эпоксидных Рис.6 Зависимость дымообразующей компози-ций от концентрации Редант 1 в способности эпоксидных полимерНЫ ~ диметил - 2,4,6 - трибромашшше: растворов от концентрации Редант 1 1,2 — кислородный индекс; 3 - теплота в растворе NN - диметил - 2,4,6 -сгорания; 4 - массовая скорость горения триброманилине: 1,2 — в режиме при плотности теплового потока 10,58 пиролиза ; 1,2 - в режиме горения; кВт/м2; 1- содержание антипирена в 1,1- содержание антипирена - 4,1 композиции 8,6 масс. %; 2,3,4 - масс.%; 2,2 - содержание антипирена содержание антипирена в композиции - 7,9 масс. % составляет 4,5 масс. %

В то же время максимальные значения ит полимеррастворов реализуются

при 20-30%-ной концентрации Редант 1 в Н№диметшг-2,4,6-триброманилине. При этом с ростом содержания антипиренов серии Редант дымообразующая способность полимеррастворов в режиме пиролиза снижается, а в режиме пламенного горения возрастает. Физико-механические свойства полимеррастворов, модифицированных раствором Редант 1 в Ы,К-диметил-2,4,6-триброманилине зависят от концентрации антипирена (табл.5), что обусловлено изменением степени превращения олигомера ЭД-20(рис.7).

Таким образом, использование синтезированных галогенсодержащих антипиренов в растворе Ы,М-диметил-2,4,6-триброманилина позволяет получать

слабогорючие (Г-1), не распространяющие пламя по поверхности строительных материалов (РП1) с умеренной дымообразующей способностью эпоксидные полимер-растворы, обладающие высокими физико-механическими свойствами.

Таблица 4

Физико-механические свойства, термостойкость и пожарная опасность эпоксидных полимеррастворов, наполненных маршаллитом (47,2 мас.%)

Показатели Марка антипирена

Редант 1- Редант 2- Редант Редант

2 1 2 1

Концентрация галогена в антипирене, %

брома 66,0 44,0 63,0 45,5

хлора 15,5 26,5 19,0 22,5

Разрушающее напряжение при 13,2 23,9 27,7 29,45

растяжении, МПа

Относительное удлинение при 1,0 1,58 1,23 1,95

разрыве,%

Кислородный индекс, % 32,3 33,2 30,5 33,7

Температура, UC

начала разложения 284 252 253 264

10%-ной потери массы 309 311 307 298

максимальной скорости разложения 317 322 322 333

Скорости разложения, %/ мин., на

1 стадии 6,71 6,53 6,16 8,15

2 стадии 7,23 7,55 7,52 7,19

Коксовый остаток при 600 иС, % 43,3 46,7 42,6 41,3

Теплота сгорания, кДж/кг 29900 - 29030 31570

Дм ,м /кг, в режиме:

пиролиза 770 870 760 850

горения 650 730 690 630

Примечание: содержание антипирена равно 8,6 мас.%.

Рис.7 Зависимость разрушающего напряжения при растяжении (1), относительного удлинения при разрыве (2) и модуля упругости при растяжении (3) эпоксидных композиций, содержащих в качестве антипирена 4,6 масс % раствора Редант 1 в NN - диметил - 2,4,6 - триброманилине.

10 20 30 40 50 Концентрация Редант 1. масс.%

Таблица 5

Физико-механические свойства эпоксидных полимеррастворов, содержащих _раствор Редапт 1 в К,Ы-диметил-2,4,б-триброманилине_

Показатели Концентрация антипирена в К1,Ы-диметил-2,4,6-триброманилине

10 20 30 40 50

Разрушающее напряжение при растяжении, МПа 25,1 21,6 23,7 28,0 29,1

27,3 38,0 21,5 и 25,5 -

Относительное удлинение при разрыве, % 1,58 1,54 1,46 1,95 1,8

1,81 1,40 1,41 1,65 -

Модуль упругости при растяжении, МПа 3350 3676 3084 3371 3543

3510 3920 3186 3168 -

Примечание: в числителе содержание антипирена 4,5 мас.%., в знаменателе -8,6 мас.%.

При обработке минеральных наполнителей (маршаллит, диабаз, кварцевый песок) неравновесной низкотемпературной плазмой в плазмохимическом реакторе прочность эпоксидных полимеррастворов повышается на 20-25%:

- разрушающее напряжение, МПа, при

растяжении - 35,6 - 36,4;

изгибе - 69,2 - 75,5;

сжатии - 157,9- 160,1;

- твердость по Бринеллю, МПа - 41,5 - 43,0;

- удельная ударная вязкость, кДж/м2 - 6,2 - 6,7;

- водопоглощение за 30 суток, % - 0,07 - 0,09;

- адгезионная прочность, МПа, к

бетону марки 300 - 3,0

металлу - 6,5 - 6,8

Аналогичный результат получен и при использовании смешанного железооксидного пигмента, обработанного в плазмохимическом реакторе. По материалам проведенных исследований оформлены 2 заявки на потент.

Высокая прочность разработанных эпоксидных композиций с пониженной пожарной опасностью, наполненных диабазовой и кварцевой мукой, реализуется при содержании наполнителей 52 - 54 мас.%. Максимальная усадка полимеррастворов происходит в первые 24 часа отверждения связующего и

-18-

завершается на 30 сутки. Причем объемная усадка эпоксидных композиций не превышает 0,4%. Повышение степени наполнения исследованных эпоксидных композиций кварцевой мукой до 58 мас.% уменьшает усадку до 0,24%. Эксплуатационное свойство разработанных эпоксидных покрытий приведены ниже:

адгезионная прочность при отрыве, МПа, к

бетону М250 - 2,4 - 2,5

бетону МЗОО -2,9-3,0

стали ст.З - 6,9 - 7,1

внутренние напряжения, МПа:

без эластичного подслоя -3,3-3,4;

с эластичным подслоем - 2,3 - 2,4;

ударная стойкость, кДж/см2:

без эластичного подслоя - 5,2 - 5,3

с эластичным подслоем - 9,0 - 9,1

Интенсивное набухание исследованных полимеррастворов происходит в первые 3 месяца эксплуатации образцов и составляет 0,22...0,39 мас.% в зависимости от химической природы агрессивной среды. В дальнейшем изменение массы образцов практически не происходит и составляет 0,33...0,52%. Наибольшее увеличение массы образцов происходит в воде (0,69-0,7%), уксусной (0,5... 0,51%) и азотной (0,42... 0,45%) кислотах 10%-ой концентрации. Значительно меньше изменение массы наблюдается в серной (0,4...0,42%) и соляной (0,38%) кислотах. Для воды впервые 3...4 месяца наблюдается более медленное увеличение массы образцов: через 1 месяц - 0,08...0,09%, а через 3 месяца-0,25...0,28%.

Изменение прочности эпоксидных полимеррастворов после их экспозиции в агрессивных средах показало, что в течении первых 6 месяцев наблюдается небольшое уменьшение Кст до 0,95...0,99 и в дальнейшем остается практически постоянным. Более высокая химическая стойкость эпоксидных композиций,

наполненных кварцевой мукой, обусловлено более высоким содержанием 5Ю2 в наполнителе. При исследовании диффузионной проницательности и химической стойкости эпоксидных композиций установлено, что снижение прочности при воздействии кислот становится ограниченным и затухающим во времени. Расчет показывает, что срок службы покрытия на основе разработанных эпоксидных композиций зависит от толщины покрытия, вида и концентрации агрессивной среды. Для покрытия толщиной 3 мм срок службы в условиях постоянного воздействия агрессивных сред составил: для 25% раствора серной кислоты, 50% раствора гидроксида натрия и 10% раствора хлорида натрия - более 20 лет; для 10% растворов азотной и уксусной кислот и 30% раствора хлорида натрия - 18 лет; для 30% раствора уксусной кислоты и 15% раствора азотной кислоты - 15 лет.

В диссертационной работе разработаны рекомендации по производству составов для ремонта строительных конструкций и устройству химически стойких слабогорючих монолитных покрытий на основе высоконаполненных эпоксидных полимеррастворов, включающие в себя требования к исходным материалам, условия плазмохимической обработки наполнителей, оптимизацию составов полимеррастворов, технологию их изготовления и контроль качества монолитных покрытий.

Опытно-промышленная и промышленная апробация разработанных высоконаполненных эпоксидных полимеррастворов осуществлена на предприятии ООО «Пилот»: выполнена защита от коррозии бетонного основания производственно-торгового и складского комплекса, расположенного в Мытищинском районе, Московской области, монолитным эпоксидным покрытием с пониженной горючестью (Г1) на основе эпоксидных смол толщиной 3 мм, на площади 3840 м2. Опыт эксплуатации покрытий подтвердил их высокую эффективность. Экономический эффект от внедрения разработанных эпоксидных покрытий составил 224640 руб.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Обоснована возможность снижения горючести и повышения эксплуатационных показателей слабогорючих химически стойких эпоксидных полимеррастворов, используемых для ремонта и реконструкции строительных конструкций, за счет применения галогенсодержащих антипиренов и плазмохимической обработки тонкодисперсных минеральных наполнителей.

2. Разработаны технологии приготовления и применения высоконаполненных эпоксидных полимеррастворов для ремонта и реконструкции строительных конструкций, выключающих эпоксидную диановую смолу, аминный отвердитель, смесью бутадиен-нитрильного каучука и трихлордифенила, продукты бромирования 1,1-дихлор-2,2-ди (4-хлорфенил)этилена, трехоксид сурьмы и минеральные наполнители, обработанные неравновесной низкотемпературной плазмой.

3. Разработаны составы слабогорючих химически стойких эпоксидных полимеррастворов, используемых для ремонта строительных конструкций, с прочностью при растяжении, изгибе и сжатии более 35, 69 и 157 МПа соответственно.

4. Установлены зависимости термических и прочностных показателей, горючести и дымообразующей способности эпоксидных полимеррастворов от содержания и химической природы промышленных и синтезированных галогенсодержащих антипиренов.

5. Получены двухфакторные математические зависимости прочностных характеристик и показателей пожарной опасности эпоксидных полимеррастворов от содержания минеральных наполнителей и галогенсодержащих антипиренов.

6. Методами ТГА, ДТА и ДСК установлено, что галогеносодержащие антипирены, которые наиболее полно соответствующие характеру разложения эпоксидного полимера ЭД-20 обладают более высокой эффективностью пламягасящего действия.

7. Установлено, что оптимальным содержанием галогенсодержащих антипиренов различной химической природы при получения слабогорючих химически стойких эпоксидных полимеррастворов, является 8-10 мас.%.

8. Показана возможность получения слабогорючих (Г1) с умеренной дымообразующей способностью (Д2) и высокими физико-механическими свойствами эпоксидные полимеррастворы путем использования синтезированных галогенсодержащих антипиренов в 40-50%-ном растворе N¿4 - диметил - 2,4,6 -триброманилина;

9. Установлено, что плазмохимическая обработка тонкодисперсных минеральных наполнителей и железооксидных пигментов повышает прочность слабогорючих химически стойких эпоксидных полимеррастворов на 20-25%.

10. Опытно-промышленная и промышленная апробация разработанных слабогорючих химически стойких эпоксидных полимеррастворов осуществлена при защите бетонного основания производственно-торгового и складского комплекса в Московской обл. на площади 3840 м2. Экономический эффект от применения слабогорючих химически стойких эпоксидных полимеррастворов превысил 224 тыс. руб.

Основные результаты диссертационной работы опубликованы в следующих работах:

1. Ушков В.А., Григорьева Л.С., Абрамов В.В. Горючесть эпоксидных полимеров.// Вестник МГСУ. 2011. - Т.2. - №1. - С. 352-356.

2. Ушков В.А., Абрамов В.В., Григорьева Л.С., Кирьянова Л.В. Термостойкость и пожарная опасность эпоксидных полимеррастворов.// Строительные материалы. 2011. -№12. - С. 68-71.

3. Ушков В.А., Абрамов В.В., Григорьева Л.С. Эксплуатационные свойства эпоксидных полимеррастворов.// Известия Юго-Западного госуниверситета. 2011. -№5-2.-С. 217-220.

4. Абрамов В.В. Прочность и химическая стойкость слабогорючих эпоксидных полимеррастворов.// Строительство-формирование среды жизнедеятельности: научные труды 15 Международной межвузовской научно-практической конференции молодых ученых, докторантов и аспирантов. - М.: МГСУ, Изд-во АСВ. 2012. - С. 382-385.

КОПИ-ЦЕНТР св.: 77 007140227 Тираж 100 экз. г. Москва, ул. Енисейская, л. 36. тел.: 8-499-185-79-54, 8-906-787-70-86

www.kopirovka.ru

61 12-5/3116

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧЕРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ЭФФЕКТИВНЫЕ СЛАБОГОРЮЧИЕ ХИМИЧЕСКИ СТОЙКИЕ ЭПОКСИДНЫЕ ПОЛИМЕРРАСТВОРЫ

Специальность 05.23.05 - Строительные материалы и изделия

Диссертация

на соискание ученой степени кандидата технических наук

На правах рукописи

АБРАМОВ ВАСИЛИЙ ВИКТОРОВИЧ

Научный руководитель -профессор, доктор технических наук Баженов Ю.М.

Москва 2012

Оглавление

Введение......................................................................... 5

Глава I. Состояние вопроса....................................................... 12

1.1. Строительные материалы, используемые для ремонта и восстановления бетонных и железобетонных конструкций............... 13

1.2. Современные материалы и конструкции полимерных монолитных покрытий, используемых для защиты от коррозии строительных конструкций................................................................................22

1.3. Свойства и области применения эпоксидных олигомеров в строительстве......................................................................... 29

1.4. Методы повышения эксплуатационных показателей эпоксидных полимеррастворов.................................................................. 32

1.5. Методы снижения пожарной опасности эпоксидных полимеррастворов.................................................................. 39

1.6. Использование низкотемпературной плазмы для повышения эксплуатационных показателей строительных материалов............... 50

1.7. Цели и задачи исследований.......................................... 54

Глава II. Сырье и методики исследования..................................... 56

2.1. Выбор и исследование эпоксидных связующих для получения слабогорючих химически стойких полимеррастворов..................... 56

2.2. Выбор и исследование минеральных наполнителей и галогенсодержащих антипиренов, использованных для получения слабогорючих эпоксидных полимеррастворов.............................. 60

2.3. Технология получения высоконаполненных эпоксидных полимеррастворов.................................................................. 65

2.4. Методики определения технологических и эксплуатационных свойств эпоксидных полимеррастворов........................................ 66

-32.5. Методики определения термических свойств и показателей пожарной опасности высоконаполненных эпоксидных полимер-растворов.............................................................................. 68

Выводы в главе II.............................................................. 69

Глава III. Разработка слабогорючих эпоксидных полимеррастворов, используемых для восстановления, ремонта и защиты от коррозии строительных конструкций........................................................ 71

3.1. Исследование влияния аминных отвердителей на горючесть и дымообразующую способность полимеррастворов........................ 71

3.2. Исследование влияния пластификаторов на горючесть и дымообразующую способность эпоксидных полимеррастворов......... 74

3.3. Исследование влияния содержания и природы минеральных наполнителей на термостойкость и пожарную опасность эпоксидных полимеррастворов.................................................................. 81

3.4. Исследование влияния химической природы и содержания ароматических галогенсодержащих антипиренов на термостойкость и пожарную опасность эпоксидных полимеррастворов...................... 92

Вывод к главе III............................................................... 104

Глава IV. Исследование эксплуатационных показателей и химической стойкости слабогорючих эпоксидных полимеррастворов................. 106

4.1. Исследование физико-механических показателей слабогорючих эпоксидных полимеррастворов................................................... 106

4.2. Исследование влияния плазмохимической обработки минеральных наполнителей и смешанного железооксидного пигмента на физико-механические свойства слабогорючих эпоксидных полимеррастворов....................................................................................... 112

4.3. Исследование химической стойкости слабогорючих эпоксидных полимеррастворов................................................................... 117

Вывод к главе IV............................................................... 126

Глава V. Внедрение и технико-экономические показатели разработанных

слабогорючих химически стойких эпоксидных полимеррастворов..... 127

5.1. Промышленное внедрение разработанных слабогорючих химически стойких эпоксидных полимеррастворов....................................... 127

5.2. Технико-экономические показатели слабогорючих химически стойких эпоксидных полимеррастворов....................................... 132

Выводы к главе V.............................................................. 134

Общие выводы.................................................................. 136

Список использованных источников...................................... 138

Приложение 1 Приложение 2 Приложение 3

Введение

В ходе эксплуатации промышленные здания и сооружения подвергаются многочисленным природным и технологическим воздействиям, что приводит к ускоренному износу строительных конструкций. Особенно вредное воздействие на строительные конструкции оказывают/10/:

- углекислые газы, сернистый ангидрид, фтористый водород, неорганические щелочи и кислоты;

- масла, нефть, органические растворители и различные виды минеральных удобрений;

Интенсификация технологических процессов в различных отраслях промышленности повышает степень агрессивного воздействия применяемых веществ и побочных продуктов производства на строительные конструкции. Это приводит к тому, что около 10% строительных конструкций разрушается вследствие коррозии, а продолжительность межремонтного периода эксплуатации зданий и сооружений не превышает 8 лет. При этом требуют замены от 10 до 25% прокорродировавших элементов строительных конструкций задолго до износа зданий и сооружений/15,32,109,120/.

Полимерные материалы широко применяются для восстановления и защиты разрушенных вследствие коррозии и механических нагрузок бетонных и железобетонных конструкций, а так же для обеспечения их длительной работоспособности при эксплуатации в коррозионно-активных природных и техногенных средах при растягивающих, изгибающих или вибрационных деформациях/14,15,29,32,60,70,114,115/. Защита от коррозии, повышение долговечности технического оборудования, зданий и сооружений, безаварийность производства, увеличивающая межремонтный период - одно из основных условий повышения эффективности капитальных вложений.

Для железобетонных конструкций разработано множество технических решений по их усилению: наращивание сечений или изменение расчетной схемы конструкций с целью перераспределения нагрузок. И только в тех случаях, когда указанными выше методами не удается обеспечить требуемую долговечность железобетонных конструкций, применяют различные полимерные композиты. Применение полимерных композиционных материалов (ПКМ) для армирования колонн в поперечном направлении позволяет создать обойму из ПКМ, ограничивающую их поперечное деформирование, т.е. при продольном деформировании и увеличении нагрузок создается сечение колонн, работающих в трехосном напряженном состоянии, что и приводит к увеличению их несущей способности/38,147/.

В РФ технологии изготовления изделий и конструкций из ПКМ в основном используются в авиационной, ракетостроительной и атомной отраслях промышленности. Использование таких материалов в строительстве позволит значительно повысить эффективность строительных конструкций.

Вместе с тем полимерные материалы обладают повышенной пожарной опасностью, что значительно ограничивает области их применения в строительстве/33,39,59,77,102/. Они воспламеняются при воздействии маломощных источников зажигания, что приводит к большим человеческим жертвам и значительным экономическим последствиям от пожаров. Так, например в России в 2010году произошло 179098 пожаров при которых погибло 12983 человека и 13067 человек получили травмы разной степени тяжести /26/. В США за этот период произошло 1331500 пожаров при которых погибли 3120 человек и 17720 получили травмы, а прямые потери от пожаров превысили более 11,5 млрд. долларов США/138/.

В настоящее время разработки новых ПКМ для защиты строительных конструкций от агрессивного воздействия окружающей среды в РФ практически не проводятся. Поэтому создание новых видов полимерных композиционных материалов с пониженной пожарной опасностью, улучшенными физико-химическими свойствами, повышенным уровнем

долговечности является актуальной задачей. Особенно рационально их применение для зданий и сооружений первого класса ответственности.

При разработке новых видов композиционных материалов на основе реакционноспособных олигомеров в диссертационной работе были учтены современные достижения в области создания ПКМ, данные о влияние состава и химической природы исходных компонентов на технологические и эксплуатационные свойства полимеррастворов /18,22,25,53,62/.

Работа выполнена в соответствие с НИР ФГБОУ ВПО МГСУ, Федеральной целевой программой «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России на 2009-2013 годы» (мероприятие 1.2.2), Федеральной целевой программой «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технического комплекса России на 2007-2013 годы» (мероприятие 5.2).

Целью диссертационной работы является разработка эффективных слабогорючих химически стойких эпоксидных полимеррастворов, предназначенных для восстановления и ремонта, реконструкции и защиты от коррозии бетонных и железобетонных строительных конструкций.

Для решения поставленной цели необходимо было решить следующие научные и практические задачи:

- обосновать возможность получения слабогорючих химически стойких эпоксидных полимеррастворов, обладающих высокими эксплуатационными свойствами;

- изучить влияние аминных отвердителей и различных пластификаторов на горючесть и дымообразующую способность эпоксидных полимеррастворов;

исследовать влияние содержания и природы минеральных наполнителей на термические и пожароопасные свойства эпоксидных полимеррастворов;

исследовать влияние содержания и химической природы промышленных и синтезированных бромхлорсодержащих антипиренов на

термические, пожароопасные и физико-механические свойства эпоксидных полимеррастворов;

- установить влияние плазмохимической обработки тонкодисперсных минеральных наполнителей на пожароопасные и физико-механические свойства эпоксидных полимеррастворов;

- выбрать наиболее эффективные компоненты и оптимизировать состав эпоксидных полимеррастворов, предназначенных для ремонта и реконструкции строительных конструкций;

- провести комплексное изучение эксплуатационных свойств и химической стойкости разработанных эпоксидных полимеррастворов оптимального состава;

- установить зависимости эксплуатационных свойств и химической стойкости слабогорючих эпоксидных полимеррастворов от продолжительности воздействие агрессивных сред;

разработать технологии приготовления и применения высоконаполненных слабогорючих эпоксидных полимеррастворов, используемых для ремонта и реконструкции строительных конструкций;

- провести опытно-промышленную и промышленную апробацию слабогорючих химически стойких полимеррастворов, определить технико-экономические показатели разработанных материалов.

Научная новизна работы, состоит в том что:

- обоснована возможность снижения горючести и повышения эксплуатационных показателей слабогорючих химически стойких эпоксидных полимеррастворов, используемых для ремонта и реконструкции строительных конструкций, за счет применения галогенсодержащих антипиренов и плазмохимической обработки тонкодисперсных минеральных наполнителей;

- установлены зависимости термических и прочностных показателей, горючести и дымообразующей способности эпоксидных полимеррастворов

от содержания и химической природы промышленных и синтезированных галогенсодержащих антипиренов;

- методами ТГА, ДТА и ДСК установлено, что галогеносодержащие антипирены, которые наиболее полно соответствуют характеру разложения эпоксидного полимера ЭД-20 обладают более высокой эффективностью пламегасящего действия;

- получены двухфакторные математические зависимости прочностных характеристик и показателей пожарной опасности эпоксидных полимеррастворов от содержания минеральных наполнителей и галогенсодержащих антипиренов;

установлено влияние условий плазмохимической обработки тонкодисперсных минеральных наполнителей и смешанного железооксидного пигмента, на прочность эпоксидных полимеррастворов.

Практическая значимость работы заключается в том, что:

- установлено, что оптимальным содержанием галогенсодержащих антипиренов различной химической природы при получении слабогорючих химически стойких эпоксидных полимеррастворов, является 8-10 масс.%;

- показана возможность получения слабогорючих (Г1) с умеренной дымообразующей способностью (Д2) и высокими физико-механическими свойствами эпоксидных полимеррастворов путем использования синтезированных галогенсодержащих антипиренов в 40-50%-ном растворе 14,N - диметил - 2,4,6 - триброманилина;

- установлено, что плазмохимическая обработка тонкодисперсных минеральных наполнителей повышает прочность слабогорючих химически стойких эпоксидных полимеррастворов на 20-25%;

- разработаны составы слабогорючих химически стойких эпоксидных полимеррастворов, используемых для ремонта строительных конструкций, с прочностью при растяжении, изгибе и сжатии более 35, 69 и 157 МПа соответственно;

-10- разработаны технологии получения и применения слабогорючих химически стойких эпоксидных полимеррастворов, содержащих минеральные наполнители, обработанные в плазмохимическом реакторе.

Опытно-промышленная и промышленная апробация разработанных слабогорючих химически стойких эпоксидных полимеррастворов осуществлена предприятием ООО «Пилот» при защите от коррозии бетонного основания производственно-торгового и складского комплекса на площади 3840 м2. С помощью разработанных эпоксидных полимеррастворов ООО «Макком-строй» выполнен ремонт и восстановление строительных конструкций городской котельной в г. Мирный Архангельской области. Суммарный экономических эффект от внедрения разработанных эпоксидных полимеррастворов составил 399740 руб.

Основные положения диссертационной работы докладывались на Международной конференции «Биосферно-совместимые технологии в развитии регионов» (г. Курск, 2011г.) и 15-й Международной межвузовской научно-практической конференции молодых ученых, докторантов и аспирантов «Строительство-формирование среды жизнедеятельности» (г. Москва, МГСУ, 2012г.).

На защиту выносятся:

- обоснование возможности получения эффективных слабогорючих химически стойких эпоксидных полимеррастворов для ремонта и реконструкции строительных конструкций;

- зависимости термических свойств и показателей пожарной опасности эпоксидных полимеррастворов от химической природы и содержания аминных отвердителей, пластификаторов, тонкодисперсных минеральных наполнителей и галогенсодержащих антипиренов;

- влияние условий плазмохимической обработки тонкодисперсных минеральных наполнителей и железооксидных пигментов на физико-механические свойства эпоксидных полимеррастворов;

-11- зависимости эксплуатационных свойств и химической стойкости разработанных эпоксидных полимеррастворов от содержания тонкодисперсных минеральных наполнителей и хлорбромсодержащих антипиренов;

- технологии получения и применения слабогорючих химически стойких эпоксидных полимеррастворов с повышенными эксплуатационными характеристиками;

- результаты опытно-промышленного и промышленного внедрения, технико-экономические показатели разработанных эпоксидных полимеррастворов.

По теме диссертации опубликовано 4 работы, удовлетворяющих требованиям ВАК Минобрнауки РФ и оформлено две заявки на патент РФ.

Личный вклад соискателя состоит в непосредственном проведении экспериментальных исследований и обработке экспериментальных данных, анализе и обобщении результатов исследований.

Автор выражает глубокую признательность научному руководителю, профессору, д.т.н. Баженову Юрию Михайловичу, заведующему научно-исследовательской лаборатории «Современные композиционные строительные материалы» ИСА МГСУ, к. т.н. Ушкову Валентину Анатольевичу за консультации и помощь в организации и проведении экспериментальных исследований в области создания слабогорючих химически стойких эпоксидных полимеррастворов, сотрудникам кафедр «Технология вяжущих веществ и бетонов» и «Полимерные строительные материалы и прикладная химия» ГОУ ВПО МГСУ за постоянную поддержку, внимание и помощь, оказанную во время выполнения диссертационной работы.

Глава 1. Состояние вопроса.

Полимерные материалы широко используются в различных областях народного хозяйства, в том числе в строительстве (12% от общего объема потребления /53/), что обусловлено не только уникальными технологическими,