автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Оптамизация реологических и эксплуатационных свойста полимерных композиций с добавкой цеолита для декоративно-защитных покрытий

Р Г Б ОД ОДЕСЬКА ДЕРЖАВНА АКАДЕМШ БУДЮНИЦТВА ТА АРХ1ТЕКТУРИ

оптимвацш

РЕОЛОГ1ЧНИХ ТА ЕКСНЛУЛТАЩЙНИХ ВЛАСГИВОСГЕЙ ПОЛ1МЕРНИХ КОМПОЗИЦ1Й 3 ДОДАТКОМ ЦЕОЛ1ТУ ДЛЯ ДЕКОРАТИВНО-ЗАХИСНИХ ПОКРИТЬ

Спещалыпсть 05.23.05 - Будтсльи! матер5али та вмроби

1 6 МДР

ЛАПША ОЛЬГА ЮАН1ВНА

УДК 691.58 : 532.135 : 519.24

Автореферат дисертаци на здобутгя паукового ступеня кандидата техн1чних наук

ОДЕСА- 1998

Дисертащсю е рукопис

Робота виконана в Одесыай державнШ академи буд1вншпвата архггеетури (ОДАБА), Мдастерство освггя Украшн

Науковий кер1вник:- доктор техшчних наук, професор

ВОЗНЕСЕНСЬКИЙ Вггатй Анатолиевич, ОДАБА, завщуючиб кафедрою «Процеси та апарати в технологи бущвельних матер1атв»

Офодйш опонента: - д.т.н., проф. ОРЛОВСЬКИЙ ЮрШ 1горович, Льв1вський держав ний ушверситет "Льв1вська полпехшка", професор кафедри «Автомобшьш дороги» шженерно-будовельного факультету - к.т.н., доц. ШИНКЕВИЧ Олена Свягославшна, ОДАБА, доцент кафедри «Бущвельш матер^алн»

Ведуча орган¡защя: - Науково-дослщний шсгатут в 'яжучях речовин 1 матер1ашв ш, В. Д. Глуховського КиГвського державного техшчного ушверситету будшннцтва 1 архггектури, Мшосвгги УкраГни

Захиствщбудеться ".3 " ^ 1998 р. о /■£• годиш на засщанш

спещашзованоГ вчено! ради Д 05.09.02 Одесько! державно! академи буд^вництва та архиектури за адресок»: 270029, м. Одеса, вул. Дщр1хсона, 4.

3 дисертащсю можна ознайомнтись в б!бл1отещ Одесько! державно! академи буд1вництва та архггектури за адресок»: 270029, м. Одеса, вул. Дщр1хсона,4.

Автореферат розкшаний "3О " С^'С^З, 1998 р.

Вчений секретар спец1ал1зовано! вчено! ради ¿¿о¿а Малахова Н.О.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуалыйсть досл1джснь. Надгёшсть зовшшшх бущвель заложить не тшыси вщ снлових навантажеиь, але й вщ впливу вологи, в пру, температуря, пилу та шших природних 1 техногешшх атмосферних вплив1в. Залишасться актуальною проблема збитыпення строку служби зовшшшх буд1веяьних конструкций за рахунок захисту IX поверхш.3 таких засобйв найбшьш поширепим с нанесения на поверхню нокрить, що захшцають конструктавпий материал вщ безпосереднього контакту з зовшшшм сере-довищем. При цьому е можлив(стъ покращита декоративно-художшй вигляд бу-Д1вель, що особливо важлнво при внкористанш тапових проекпв забудови.

Результата наукових дослщжень в галун синтезу високомолекулярних сполук та створения на 1х основ! композицШпих матер!сшв дозволяе ф^рмам-виробникам за-пропонуватн на свгговий рннок декоратнвно-захисш покриття (ДЗП) з властивостя-ми, що задоволышють вимоги, яю, в свою чергу, вщображують специфису бу-Д1вництпа та експлуатаци рЬномаштннх буд1велытх об'екпв. Основним компонентом ДЗП е шйвкоутворювач, для виробництва якого можна використатн техногенш вщходи, зокрема, вщ нафтопереробкн. Перспектнвним для Украши та краш СНД е покриття, розроблеш в НПО "Ьотех" на основ! нафтополшерно! смоли (НПС) "П!ропласт-2" у сум1Ш1 з еластом1рами. Для композицШ актуальним е завдання упраплшия технолопчними та ехсплуатащйними властивостями, зокрема, за рахунок структуроутворюючих додаттав. В той же час, Гх введения усхладнюе процеси фор-мування ДЗП, тому для пщвищення забезпеченосл властивостей композицШ необ-хщне застосувания методш експериментальпо-статистичного моделюваиня (ЕСМ).

Робота виконана у межах держбюджетноТ теми № 53 ОДАБА з аналЬу потв властивостей композитов 1 вщповщно до договору м!Ж ГОвденно-Украшським вщдшенням МЬкнародноГ шженерноГ академц та ПВО по розробщ 1 виробництву пол1мерних композицш "1зотех".

Мета роботи - оптим1защя реолопчних, фпико-мехатчних та експлуатацшних властивостей нафтопол!мерних композицШ для зовшшшх фасадних роб!т при вико-ристашп рпноманпиих структуруючих додатип.

Для досягнення мети необхщно було виршшти так1 задача

- проанал!зувати особливоеп впливу шгред^енпп ДЗП на головш показники якоел;

- опрацювати блок-схему дослщжень, обгруптувата виб1р головних шгредгатв декоративно-захисних покрить1 оцшити ефектившсть 1х введения у нафгопол1мерш компознци;

- проаналшувати за реололчними кривыми та ЕСМ вплив рецептурних фактор1в на ефекгавну в'язисгъ, а також на показиики стШкосп та таксотропн цео-лгговм1щуючих композицШ;

- оцшити вплив складу ДЗП з рЬноманпними додатками на голов ш фиико-мехашчш, експлуатацШш характеристики та довпшчшстъ ДЗП;

- за результатами анал1зу та оптим1зацп головних критернв якосп вибрати склад ДЗП, що вщринястъся тсхнолопчшстю та пщвшценою стабшьтспо експлуатащйних властивостей.

Паукова пошшш. Побудоваш багатофакторш модел!, що дозволяють кшь-исно оцшити вшшв компонент нафтошшмерних ДЗП на комплекс Гх реолопчних та експлуатащйних властивостей. Реолопчш власшвоеп композицШ оцшеш за параметрами модый виткання Остеальда-Вшя (ефективна в'язысть т) при градаагп швидкоеп деформацн у7 =1с_1, ¡вдекс стШкосп ш, днсперсм неадекватносп описания для рЬних дшпазошв у' 1 рЬнях показшшв таксотропи). АналЬ вадповщиих ЕСМ показав суггеву структуроутворюючу роль додатюв цеолиу 1 м<шлив1сть замши ним такого тиксотронного додагка, як аеросил. Впсрше встановлено, що введения до складу композицц цеолпу прюводапъ до змепшення внутршшьо! напругн у твер-даочому ДЗП i сприяе пщвищенню довгов1чност1 покрить. Корелящйний аиалй ПОЛ1В технолопчних та експлуатащйних показшшв якосп та аналЬ подобластей до-пустимих ршень дозволили за вщповщними ЕСМ вибрати рацюнальннй склад цео-лгговм1щугочих ДЗП I дати рекомендади що до одержаты композицШ з заданими власти востями.

Практична цЬинсть роботн. Введения природного тонкомолотого цеолпу за-м1стъ аеросилу в декоративно-захисш покритгя иокращуе тиксотрошп влаетивосп композищй на основ! нафтопсшмерно! смоли (що особливо важливо для робгг на вертакалышх 1 стельових площинах конструкцш), а також дозволяв одержати покритгя з покращеними ф1зико-мехашчними властивосггями. Введения цеолпу дозво-ляе зменшити внутршшю напругу, шдпищитн адгезно 1 на 2-6 роюв збшыпити дов-гов1ч1юсть ДЗП. Результата оптимЬащ! складу використаш у внробиицт дослщно-промисловоГ парти композицц "Шплак", що застосована при декоративному оздобленш буд1вельних об'екпв, та шд час складання техшчних умов ТУ У 16291726.002-94 на цю продукщю (справка № 96 вод 20 червня 1995р. про ви-користання результатов дослоджень, що видана НВО "1зотех").

Особисто здобуиачсм одержан!:

- реолопчш модел1, що описують неныотошвсыа течп технолопчних сумшш для одержання ДЗП покрить на основ! нафтопол1мерно1 смоли;

-шформацк про ступшь впливу тнксотрошгих додатюв (аероснл або цеошт) та шших рецешурних фактор1в на струюуроутаорення нафтополмерних композицШ;

- комплекс моделей, що описуготь вплив складу на експлуатащйш властивосп декоратнвно-захисно! композици;

- склад нафтопсшмерннх композицШ, що забезпечують багатокритер1алын ви-моги до технолопчних та експлуатащйних властивостей покрить.

Апробация роботн. Основш положения дисертацШноГ робот представлеш на микиородпих конференщях i семшарах з буд1пелыгого матер1алознавстоа (Казань i Одеса, 1996), з буд1велышх конструкцШ (Льв1в, 1994; Одеса,1995 i 1997), з моделю-вання та оптим1заци композит (Одеса,1995, 1996 i 1997), з техтчно! xiMii (Харыав, 1995), з мехашки i технологи компознцШиих матер1ал1в (Софш, 1997).

Положения дисертацн у виглед1 статей висвгглювано в 4 зб1рниках науковнх робот, 2 36ipHHicax MaxepiamB мшнародних конферспцШ, а також 6 тезах мЬкнародннх симпоз1ум1В та ccMinapin.

Днсертащя складаеться з всгупу, основно! частики (5 роздшв), висновюв, а також списку внкористаних .гнтературних джерел та 2-ох додатюв. Загалышй обсяг робота становить 149 сторшок, з якнх 101 сторшка основного тексту, 26 рисунюв на 24 стор., 8 таблиць на 6 crop., список викорнсганих джерел з 156 найменувань на 12 crop., 6 crop, додатюв.

Автор глибоко вдячешй к.т.н. С.К.Карапузову за науксв1 консультацн з технолога виробництва i застосування нафтопол1мерннх декоратнвно-здхисних покрить.

3MICT РОБОТИ

OciioBiii технолог! чш та експлуатацшш властивосп визначаються, зокрема, рео-лопчними характеристиками рщких технолопчних сумМв (Г1.А.Ребшдср, Г.В.Виноградов, M.I. Малин, Н.Г.Ур'св, ЯЛванов), розвитком в пшвках, що тверд-ну1ъ на твердШ поверхш, Buyrpimiiix напрут (lO.C.JIiuaTOB, В.В.Патуросв, 1.£.Путляев, Л.А.Сухарсва), мщшетю структура та cyKynHicno структурно-мсха1пчних властивостей системи (В.А.Лисенко, Ю.Б.Потапов, В.В.Резник, В.П.Сслясв, B.I-Соломатов). Технолопчш та експлуатацШш властивосп захисно-дскоративих композицШ в значшй Mipi залежать вщ вибору головних гшвкоутворюючих, наповшоючих та модиф|'куючих шгред1е1гпв i вщношень мок ними (МЛ.Каряюна, П.1.3убов, А-Т.Санжеровський, Ю.А.Соколова).

Анашз шформацп про рецептурно-технолопчш параметра та експлуатацШш властивосп композищй, про сучасш методи ix дослщжепь, моделюванпя i

ПРОБЛЕМА

гпдвщцешы ДОВГОМЧНОСТ! зоыпхшох елеыягш конструкцй Б ЖИТЛОПИХ та громодянських будалхх

ОБ'ект декоративно -захиснс покриггя (ДЗП) 11а осиоы сушил нафтоплшертк смол з каучуком

МЕТА

ОНТНШЗЯОЯ

властивостей компознцЙ для зовнштих ДЗП при

використант структуруючих додатив

МЕТОДЫ ДОСШДЖЕПНЯ ошималъис плаиувашш чотирьохфакторного експериыешу, аналЬ рсолопчних кривих "ефсктвна в'июсть г| - градонт швидкосп дсформацШ у™; оциоса технологчних тз експлуатацШних показ« юв; ЕС-моделюваши; аналз поли влаепшостей та прийнжггя багато!фигер1алышх ршгень

ФАКТОРЫ ВМ1СТУ КОМПОЗИЦИЙ (масов! частили)

Нафтотда-мерТЬфо-пласт" РОЗЧИННИХ X, Напов-нювачХ] 25-% роз-чш! бупш-кяучукаХ» Струкгуруючий ДОДЗТОКХ« ГЕгаент

цголгг аеросил

100 80±20 45125 6±4 4±4 212 20

ЕКСПЕРИМЕНТ (е) ТА МОДЕЛЮВАННЯ (м)

Струкруруючий додагок Цеол1т Аеросил

Теп1олог1чн1 показники

Реолог1чн1 досл1дження широкий шип/ велиюу'

при рЬних град!снтжх у', с * диапазону'

Ефекговна в'язкклъ г), Па.с, е с с е

при у'=сош1

Параиетри шдет Оствальда-Виц

в'язюсть г)1 (гфи у'=1с"1) м ы м и

показник стШкоот! ш и м и ы

Петт тиксотропй с е

ЧиСЛОВ! ощнки тиксотропй ы

Витрата коипозищй и м

ЕксплуатацШн! показники

Внутрпшы иапруга, а„ кПа м

Адгезии и мщшсть, МПа м м

Водопоглинаиня, W, % м м

Морозостгйюсть, НИ, цикшв м

Атмосфероспйысть, роив ы

Вибф складу цеолгговшщуючих композицШ по комплексу показиигав якосп

Випуск дослщних парпй композицШ в ПВО "Ьотех" та Ьс псрсвзрка на об'екгах

Виготовлсиня по лщензй "Ьотех" кошюзшфй фермою "Норд-Мастер-Груп"

Рис. 1. Блок-схема досшджень

оптимпацпо дозволили сформулювати цшь 1 завдаиня робота та побудувати блок-схему доювджень,показа11у на рис. 1.

Як базовый був прийнятий декоративно-захисний склад 'ТПплак" (розробка НПО "Ьотех"). Пгавкоутворювач - кубов1 залишки розгошси трег-бутилфшольних смол, що уявляють собою продукт по.шмер1заци ненасичених сполук фракщй С^Ся шролЬних смол 1 с вздходами нафтопереробно! промисловосп (вони реагазуються лиснчанським заводом як нафтопотмерна смола "ГСропласт-2"); у зв'язуюче вводиться 25-% - ннй розчин бутилкаучуку; до 100 масових частин (м.ч.) зв'язуючого додаегься 60 м.ч. розчишшка 1 60 м.ч. каолшового наповнювача. До складу вводиться аеросил як компонент, що забезпечуе тиксотрошп властивоеп технолопчноГ су-мшп та можлип1сть створення високояюсннх покрить па стельових 1 вертикальпих поверхнях конструкцШ.Одним з напрямюв отгппнзаци композиций "Шплак" е замша аеросилу бшьш доступним цеолитом, природш запаси якого у захадних репонах Ук-раши значш. Експеримент з 18 рЬннми композищями був виконаиий за чотарьох-факторннм О-оптамалышм планом. На 100 м.ч. смоли змшювався зм1ст (м.ч.) двох необхщпих структуроугворюючнх компонентов покрнтгя - розчишшка Х1 = 80 ± 20 I наповнювача Х2 = 45 ± 25, а також модификаторов - розчину бутилкаучуку Х3 = 6 ± 4 1 цеол1ту Х4 = 4 ± 4 (при поспйшй доз! шгменту).

Для декоративно-захисних композицШ одержат значения ефективно! в'язкосп ц, Па с на ротащйному В1Скозиметр1 "Погамер ПРЕ-1м" при змшюванш швндкостей дсформащй у* в 2000 раз1в (д1апазон вш 0.01 до 21 с'1).'Даш дослщжень використаш для ршення матер1алознавчнх 1 технолопчних завдань гпсля побудови та анатзу реолопчних кривнх для кожно! з 18 композицШ. Це дозволило па наступному еташ побудувати комплекс експериментально-статнс-тичпих моделей (ЕСМ) для опису впливу рецепгурно-тсхнолопчних фактор1в на "константа" реолопчних крипнх, що мають достатньо ясний ф1зичний смисл.

1'обоча ппотеза псредбачас, що витскання готових до застосування техиоло-пчних сум1шхв (наповнених 1 модиф1кованих композицШ на основ1 нафтопол!мерно1 смоли) як неныотошвських рщин може вщповщати модел1 ви-пканпя Остаальда-Вим

Л = В(уТ (1)

Коефнцснт В чиселыю дортшос в'язкосп г|1 псевдоплаогично! рщини при / =1са показник ш характеризус ступшь н стшкосп при зсувних напругах 1 е чиселыюю оцшкою (¡ндексом) темпу руйнування структури композицн. Чим менше абсолюте значения цього шдекса, там бшьш епйка структура (в межах дослщжуваних /).

Ступшь наближення експериментальних реолопчних крнвих до ветпкання псев-допластичноГ рщини ощнвалась коефЩенгом детермшацн II2 {т)} 1 залишквою

швидкосп деформацШ зсуву /

дисперасю Для бшыпосп складу (базовий та 12 експерименталышх) коефщкнт дстермшацй И2{т|}>0.98 та ^{г)} мешпе 0.08 (рис.2а), що дозволяе вважата задо-вшышм описане Гх вкшкання моделлю (1). Однак с склад (рис.2б), для якого в межах досщджуваного штервалу швндкостсй деформаций модель (1) можна застосовувати лише умовно (середшй Кг{т1}= 0.90), тому що темп руйнування поступово змен-шуеться. Це иов'язано, мабуп., з неоднорадшспо зв'язюв у структур! неньюто-швськоГ рщнни при досягаешн дсякого р1вня швидкосп дсформацш у*. Слабю зв'язки вже руйнуються, I для аналогичного зниження ефективно! в'язкоеп треба значке збзлыпення у'. Тому додатково анатзувалась можлшнсть застосування моделей (1) на укороченик нггервалах 0.01 < у" £ 1.31 с"1 I 0.65 < у' < 20.94 с'1, де описания ц1сю моделлю сутгсво бшып точне. Для выяснения впливу складу композици на вщхилеиия внпкашш реальних технолопчних сукпгшв вад модел1 Оствальда-Виы для статистичних параметр!в 112{т|} також були побудоваш чотирьохфакторш ЕСМ.

За результатами оцшки параметр1в модел1 вникания псевдопластично! рщини В, т, Яг{г)} та побудований комплекс моделей 31 вздма значущими кое-фщ1ентами. Зокрема, для В = гц одержана модель (2) ( погрипшсть бшя 13%). 1лт|1 = -0.34 - 0.63x1 + 0.60х!2 - 0.07х,х2 +0.12 х^з

+0.3 8хг +0.3х22 -0.1 4х2х3 +0.18x^x4

- 0.07х3 -0.28х32 -О.22Х3Х4 .

0.06x4 +0.1 8Х42 (2)

АналЬ комплексу ЕСМ проведений з викорнстанням розробленого в ОДАБА (В.А.Вознесенсысий) методу двох "кошрастних" груп складу. Компознцп з великою

юлыастю розчинника xt = +1 при малому BMicri наповнювача х2 = -1 утворюють групу з низькою в'язкктю (LV-lov viscositi), а композици при Xi = -1; хг = +1 з шдвнщеною в'язюспо (HV-high viscositi). Внткання пеньютошвськнх рщнн групи LV, як показав анали моделей типу (2), точно вадповадае модел1 Оствальда-Вшя (коеф5щсг детертнаци 0.994-0.997 при залишковШ дисперси0.01-0.03); в той же час cnocrcpiraiOTLCH суттев! вщхшгення вщ (1) у rpyni cyMiiniB пщвищено! в'язкосп (R2 = 0.93-0.96 при в^т^до 0.08).

Як еталон прийюгп характеристики практично не моднфшовано! (х3 = Х4 - -1) композици з LV- групи. В подалыпому Bei показники композищй анашзувались в npocropi "каучук (xj), цеолгг (х<)" для LV i HV (як правило, по вщношенню до вла-стивостей еталону, що приймаеться за 100%). Характер змши в'язкосп пщ впливом модифжатор1в для низков'язких LV-cyMimiß (рис.3), ям утворюються за рахунок зменшення BMicry розчинника на 40 м.ч. i збшыпення наповнювача на 50 м.ч. Введения пдаищених доз каучуку i цеолпу разом не приводить до значноТ змши в'язкосп Iii для Ж0ДИ01 з груп композищй. Однак для LV-cyMimiB модифкащя тшьки каучуком дае picr в'язкосп бшьш нЬк вдвое, а для HV-cyMimiB цей ефект досягаеться при збшыпеши BMiciy цеолиу.

Для вадносного показника с тШкосп сум1пив до зеувних деформащй К{ш}= ЮОт/Шетион одержана модель (3).

К{т}=73.3 +18.6 xi -6.7xi2 -1.3 х,х3 + I.4.X1.X4

- 7.5 х2 +2.1хгх3 - 4.6.Х}Х4

- 3.4xj +7.3xjJ +2.9х,х4

- 1.2X4 -4.6Х42 (3)

Змшн К{ш} у пол! "каучук-цеолгг" знаходягься у зворотшй залсжносп по вщношешпо до ефективноГ в'язкосп. 3 (3) виходить: що збшьшешш кшькосл роз-чшшика зннжуе спйюсть структури в бшышй м1р1, Н1ж вмкгг шшнх ¿нгредаенив композшуй; що струетуруюча роль наповнювача 1 бутилкаучуку мае екстремалышй характер; що ефект вод введения цеол1ту в 6 раз вище, ник вщ введения наповнювача.

Для вивчення тиксотропних властивостей (високий рЬень якнх особливо важ-ливий при декоративно-захисних роботах на вертикальних 1 стельових поверхиях) в'язкосп технолопчних сум1ппв вим1реш дв1ч! - при збшыпенш швидкостей дефор-мацгё у /цапазош у1 вщ 0.01-21 с'11 при швидкому змсншенш / у тому же доапазош.

Для радин з повшышм вщиовлешшм струюурн при однаковому ршш у* значения т|* при зворотаьому хода менше т). Тиксотропно рекомендустъся (Н.Б.Урьев, ЯЛванов) оцшювати площею петт Т„ упзореноГ в координатах {у'—т)}. Ця площа (при умов1 стал осп диапазону змши швидкостей деформаци вщ у'„ш, до Ути У вмх експеримснтах) прямо пропорцюнальна рЬнищ середшх в'язкостей г|сср - т|сч,*. Кож-на з цих серсдшх розраховусться при кшыасному штегруванш двох функцШ 1пг1(1гг/). Цим двом значениям т]«р 1 т|сч,* водповщаютъ швидкосп /{Лир } I у"{г|ССр*}. Однако, якщо випкання псевдопластично! рщини описуегься моделлю (1), то ураху-вання координат у'{г|}не мае смнслу, тому що Тх значения практично однакш для вах рщин Таким чином, головними (базовими) е лише два значения ^„р 1 т^*, якш викори сташ при формуванш чисельних оценок тиксотропних властивостей ком-познщй. Вивчення тиксотропних ощнок тиксотропи проведено за рвницею Т{т)} = - Цар*, Па.с, а також за двома безрозмфними (що ураховуютъ початкову

Рис.4. Вплив вмкту каучуку та цеол1ту в ЬУ- \ НУ-сумшнв на показник тнксотропи Тг

TJ-rax i юнцеву Г) min В'ЯЗХОСТ! ПрИ збШЬШеНШ ШВВДКОСП) ХрИТф1ЯМИ -Т„ = Т{г)}/ (т^ - Tin™) i Tr = (Г|сч, / л«р*У(т1ши / Лтт)- Чим бшьший кожний з кри-TepiïB, тим скльшша тиксотрошя технолопчно! cyMÎmi. Для них побудоваш адекватш квадратичш ЕСМ п значущимн коеф!щентами. Найбиплп чутливим до змш складу композищй с критсрШ Тг (в межах експеримеита вш змшювався бшып н1ж в 250 pasie). Для нього одержана модель, за якою разраховаш поверх!», показаш на рис.4. Характер змшн критерию для cyMimie рЬннх груп рпниться: якщо для LV- сумншв головним модиф^куючим фактором, що пщсшпое тиксотроппо, е каучук, то для HV-cyMimÎB цей ефект досягаегься при збшыпенш BMÎcry цеолпу. Для таких сум1пнв мо-же бутн корисним введения цих шгред1сттв разом.

За рахунок випаровування розчигашка i р1зномантшх перстаорень у процеа формувашм та експлуатаци покритпв в них виникас впутрипня напруга ав. В експе-pHMeirri внутршня напруга, що визначасгься консольним методом (водпрювальним MÏKpocKonoM MIP - 6), змнповалась в залежносп в¡д рецептурних факторов майже у 7 раз1в; вплив складу на ов описусться при ввдносшй помилщ 7% адекватною модел-лю (4), для яко! поверхга, що вадповщаютъ LV- i HV-cyMimaM, показан! на рис.5

1пст8 = 4.46 + 0.35 xj + 0.14 х^ + 0.03 х, х2 -0.17х2 +0.13 х22 -0.20хз -0.50хз2

2

2

+

+0.04Х!Х4 0.16 х2х3 +0.04х2хч + О.2Х3Х4

0.07Х42

(4)

Цеолит (х<)

1

-1

-1

Рис 5. Вшшв BMÏcry каучуку та цеолпу в LV- i HV-cyMiuiax на внутршню напругу стп

Максимальна внутршшя напруга внникае в покритгях, одержаних при внсокШ концентрацн в композици розчинника, малому BMicri наповнювача, бутшнсаучуку i повнШ вщсушосп цеолпу.

Найбшьший вплав на 31шження <3втп мае введения оптималышх доз бутилкау-чуку. Яыцо прнйняти цей вплив за 100%, то вплив кшькосп розчинника оцшюстъея 83% (однак, при цьому рЬко виростае ефективна в'язюсть композици, що приводить до втрати технолопчносл сумшнв); вплив фактора наповнення в 2-5 раз1в менше.У комплекс вивчених експлуатацШних власпшостей входили: адгезШна мщшеть, во-довбирання, витратн матер1алу на бетонних, цеглових i металевих поверхнях, а та-кож атмосфсро- i морозоспйюсть ДЗП з композицШ з рЬномаштними тиксотропни-мн додатками.

Для адгезШно! М1цносп до бетону одержана модель, аналЬ яко! показуе, що збшьшення розчинника до 70 м.ч. викликае pier внуцмшиьо! напруги i знижуе ад-гезно покрипя за рахунок незавершсносп релаксацШних процесш хфи формуванш шивкп. Введения наповнювача в композицио може двояко вплнвага. При введенш наповнювача (20-50 м.ч.) у в'язю cyMimi ведбувастъея pier адгезШно! мщнекгп, однак зайве збшьшення концентрацн дисперсно! фази знижуе адгезно на 20%.

У LV-сушшах з малою коицетращею дисперсно! фази може статися П флоку-лящя, що 31шзи1Ь адгезно. В той же час висока концентращя дисперсно? фази не ба-жака, тому що внникае небезпека iiepiBnoMipnoI адсорбци зв'юуючих компонентов до шдложки; вщбувасться агрегування дисперсно! фази; круши частники затруд-нюкпъ утворення мщного зчеплення i падвнщуюпгь ревень ов.

Адгез1я модифкованих покрнть вшце, нш немодифшованих. Введения бутил-каучуку сприяе скороченню вщеташ мш; точками контакту, молекули каучуку роз-подшяються мЬк молекулами нафтопол1меру, що приводить до "пом'якшення" i за-безпечуе збшыпення значения пластично! деформацн покриття. Присутшсть цеолпу особливо важлива у LV-cyMimax, тому що в них вш за рахунок виб1рно! адсорбци радких шгред1е1тв збшьшуе мщшеть зчеплення покриття з поверхнею бущвелыю! конетрукцй.

Пщвищеш дози бутилкаучуку дають значний позитивний ефект при керуваши водовбиранням покркть. Збшьшення цього компоненту на 2 м.ч. зменшуе водовбн-рання в 1.2-1.4 рази, що компенсуе введения велико! кшькосп розчинника (80-100 м.ч.), а це нщвшцуе pieciib цього показника. Збшьшення наповнення ДЗП (до 45-70 м.ч.) впливас на водовбирання негативно, тому що виростае ймовхршеть дифузн вологк в материал через нецшьш М1жфазш контакта.

Старший декоративно-захисних псивмерних покрнтпв с результатом одночасно

Цеолит 1

1

-1

-1

Рис.6. Вплнв вмкггу каучуку та цеолиу в ЬУ-1 НУ~сум1шах на атмосфероспйюсть покрнтпа WR

го впливу рЬних факторов: светла, кисню повпря, перепаду температур, мехашчних навантажень. Прийшт прискореш режимн випробувань дозволили одержатн дос-татньо доспдарш даш про процеси, що вщбуваються в реалышх умовах експлуатацп. На П1дстав1 методик визначення довгов1чносп покритпв з урахуванням юпматичних вплив1в 1Д0СВ1ДУ експлуатацп ДЗП в умовах, хараетерних за даними Гидрометцентру УкраГни за останш 50 роюв по р1зних географ^чних пунктах репону, був прийнягай режим випробувань у кямер1 штучно! погоди. Покритгя на бетоншй пщложщ поддавались поперемшному дощуванню, вив1тр1вашпо, вплнву ультрафюлетового та шфрачервоного випромшювання. Морозостшисп» покритгя визначалась при попеременному заморожуванш (м1нус 11°С) 1 вщтаюванш; цикл складав 2.5 годинн.

За результатами експерименту побудоваш адекватт чотирьохфакторш модел1. Анал1з ЕСМ атмосфероспйкосп WR (циюив) показав, що 60-80 м.ч. розчннника в нафтоношмерних композициях практично не впливае на цей показник довгов1чносп покритпв, але збшыпення Х1 до 100 м.ч. знижус на 4-5 роюв, однак, цей негативний ефект може бути компенсований оптимальною дозою наповню-вача. Поверх!» ХУЩхз.х^ для "кошрастаих" сум1пнв (рис.6) показують, що моди-фкащя ЬУ-композицш цеол1том - головний фактор пщвищення ртня атмосфероспйкосп композицШ.

При переход! в'щ ЬУ- до НУ-сум1пнв, значно менше чугливим до моди-ф1кацп,позитивний ефект виникае за рахунок зменшення обсягу вмкпу стар^ючих компонент. Довгов1чшсть покритгя повинна зростати в мфу зниження внутрнпньоТ напруги, що пщтверджуеться пор1внянням поверхней WR (рис.6) 1 ов (рис.5). Цей

зв'язок моэке бута описаний (при коефнистт кореляцп г = 0.62) лшйною модслшо

WR= 16.6 - 0.051ов (5)

Спещальш досл!Джсши (за методикою Т.В.Ляшенко) впливу складу ДЗП на ршснь кореляци мЬк WR I ов показали, що ступшь зв'язку цих пок&знимв якосп де-що росте при малому вм1еп наповнювача I цеолиту, алс рЬко збшьшуегся з1 збтыпенням дози бушлкаучуку, який, з одного боку, е еластомфом, з другого - ста-рночим шгрсд»штом.

Вплив ¡нгрсд1еш1В композищй на морозостШмсть Ей. схоже 1х впливу на водо-поглннання. Падвищений вм1ст бушлкаучуку в НУ-сумшах дае позитивний ефект, але в ЬУ-сумшах зменшуе морозостШюсть на 10-13%. Роль цеолпу у вах компози-щях позитивна.

Внаавдок рЬномаштного впливу фактор1В складу на показники якосп ДЗП ви-никла необхщшстъ у прийнятп компромшних рецегпурно-технолопчних рнпень. Вщповщно тсхшчшш вимогам до виробництва композищй \ виконання декоратив-но-захисних бущвелышх робгг були визначеш меж критернв оптшшацп як техноло-пчних (зокрема, сфективна в'язюсть у д1апазош т^ вщ 0.5 до 4 Па.с, показник тиксо-тропп Тг не менше 0.2 1 тлнш.), так I експлуатащйних (зокрема, адгсз1я до бетону 0.1 МПа, атмосфсроспйисть ДУЯ & 12 роюв, морозостШюсть № й 50 циюпв 1 т.шш.). Пошук рацюналыюго складу , що вщпов1дае цим вимогам (1 з аеросилом, 1 з цео-лш>м), знайдений за комплексом дтграм "Квадрат на квадратп" зпдно з "Рекомендациями", розробленими в ОДАБА \ НД1 в'яжучих речовин 1М. В.Д.Глуховського.

Дев'эть Д1аграм "Бутилкаучук(х3)-цсол1т (Х4)" розташовувались у дев'яги харак-терних точках квадрата "Розчинник (х^наповнювач (х2)", що дозволило визначити зону рационального складу - це вщповщас технолопчним 1 експлуатацШним вимогам. Для композищй з аеросилом вона охоплюе сумши з вшратою ¡юзчинника 60-80 м.ч. 1 наповпювача 20-60 м.ч.; покриття з найкращою адгезию до бетону (0.25 ± 0.02 МПА) одержат при вкпеп бушлкаучуку 8-10 м.ч., а аеросилу - 2-2.5 м.ч.; однак, при цьому вщбуваеп.ся зниження деяких техшко-економ1чник критернв якосп (так на 20-30% росте покрившсть сумпт, тобто н витрата на 1 кв.м.).

При замни аеросилу цеолггом сфера допустимого складу розширюегься - верхпя межа для розчинника вщеувастъея до 90 м.ч., а наповнювача - до 70 м.ч.. Однак, композицн з покращеними технолопчними та експлуатащйними властавостями в1дпов1дають зонам з мннмальною кшыастю розчинника (60 мл.) 1 наповнювача (50 м.ч.). 1х показники якосп (максимальна адгезия 0.28 МПа, водопоглинашш W = 0.1%,

атмосфероспйккпъ бшя 16 роюв, морозостШюсть 80 циюпв) pieiii, харакгерш для ДЗП при викорнстанш iiimux тиксотроппих домшок. Витрати композицн складають 350 г на м2.

На пщстшп результата експериментально-статистичного моделювання та опти-М1зацп в НВО "Ьотех" було запропонованнй ряд склад!в, що нройшлн дослщно-промислову nepenipKy на буд!вельннх об'ектах УкраГни. Так, при фарбувашн фасадш будтель (бигьш 6 тис.м2) в Борисшии та Броварах був викорнстаний склад, модн-фшований цеоштом (6 ±0.2 м.ч.) а середггьою витратою розчинника (50 ± 2 м.ч.) i паповнювача (45 ±3 м.ч.) i пщвищеною дозою бугилкаучуку (10 м.ч.). Витрата композицн на 1 кв.м. знаходилась в межах 400-450 г, сумш забезпечувала техноло-пчшеть робгг (в'язюсть бшя 2 Па' с при в ¡д сути осп епкання з вертикальних i стельо-вих поверхней), кошролып внпробуваиня показали добру адгезно ДЗП до бетону (0.22 Мпа) i прогнозуючу довгов1чшсть (атмосферосгШюсть бшыпе 12 роюв i моро-зоспйюсть бшьше 60 циюпв).

Технпсо-економ1чний ефект одержаннй за рахунок замши тиксотропного irpeflieHTa в композицн та збшыпенпя мшремонтного перюду на 4-7 роюв, а також за рахунок розширення можливосп нанесения покритгя у широкому нггервал! температур (вщ -30°С до+40°С).

Результата моделювання, аналиу та оптим1зацп викорнсгаш НВО "Ьотех" при розробщ техшчиих умов ТУ У 16291726.002-94 на виробницпн декоратавно-захисного покритгя "Шплак" i його застосуванш для зовшшшх po6iT по декоративному оздобленню i пдроЬоляцЙ будавельних конструкцШ (з 1995 р. пщприсмством "Норд Мастер Груп" ведеться промислове виробннцтво композицн "ГОплак" па об-ладнанш та за лщенз^сю НВО "Ьотех".

висновки

1. Введения цеошту до складу иафтогтолшерних композицШ як сгруктуроутво-рюючих додатюв дозволяе одержувати технолопчну сум^ш з тиксотропними власти-востями, що забезпечують Я нанесеши на вертикальш та стельмн поверхш бу-¡цвелышх конструкщй, та дозвошое отримовати затвер/авгае декоративно-захисне локритгя з покращеною адгез)'ею до бетону i пщвищеною довгчшчшетю.

2. Випкання технолопчних сум1Ш1в на основ! нафтопооамерно! смоли, як нень-ютошвських рщин, може бути описане в робочих Д1апазонах швндкостей деформащй чоделшо Оствальда-Вшя; точшеть описания залежить вщ складу композицн -1Щпов1Д1ПСть зменшусться для внеоков'язких сум!внв при пониженому вместо роз-

чинника та високому наповнешп.

3. Структуруюча роль шгред1атв може буш оцшена за багатофакгорннмн ек-спериментглыго-статистичшши моделями, що описують вплив складу не тшысн на ефективну в'язккяь, але й на показншс слйкосп структури до зсувиих деформацШ та показникн тиксотропи; модиф!куюч1 додатхи бушлкаучуку 1 цеолпу мають знач-ний вплив на структуру композицн, 1х оптимальна доза покращуе ц реолопчш вла-стивосп.

4. Оптимальш додатхи бушлкаучуку 1 цеолиту дозволяють знизити внутршшо напруту в затверд1вшому декоратавно-захисному нокритп, що приводить до шдвищення р1вня езссплуатацШних показниюв його якосгп - росте адгезия покриття до бетону, збшыпусться атмосфероспйкють 1 морозоспй юсть.

5. АналЬ комплексу екшериментально-статасггачних моделей показав, що ступень кореляцШного зв'язку М1Ж внутр1шьою напругою 1 довкшчшспо покриття зменшустъея при зайвШ доз! бушлкаучуку, який знижус внутршню напруту, але с головиим стар1ючям шгред1аггом; в той же час цеолп- сприяс як зниженню внут-р1шиьо1 напруги, так 1 збшыпенню довгов!чносп.

6. Результата досладжень теля дскапдно-промислово! перев1рки на будавелышх об'ектах вихорнсташ НВО "1зотех"при розробщ техшчних умов на виробництво де-коратавно-захисного покриття "Шплак" \ його застосування для зовшшшх робгг по декоративному оздобленню » пдроЬоляцй будавельних конструкщй; на облад-нанш I за лщензкло НВО "Ьотех" з1995 р. ведеться промислове виробництво композицн "Шплак".

Основш результата робота вщображеш в пубткащях:

1. Вознесенский В.А., Карапузов Е.К. Лапина О.И. Моделирование и анализ реологических свойств композиций для защитно-декоративных покрытий строительных композиций / Современные строительные конструкции из металла и древесины. - Одесса: ОГАСА, 1995.-С. 85-89.

2. Влияние рецептурных факторов на степень взаимосвязи внутренних напряжений и атмосферостойкосги защитно-декоративного полимерного покрытия / В.А .Вознесенский, Т.В. Ляшенко, О.И. Лапина, Е.В .Мастеренко, Е.К.Карапузов // Современные проблемы строительного материаловедения. - Казань: КГ АСА, 1995. -С. 47-49.

3. Моделирование и анализ показателей качества защитно-декоративных покрытий на основе отходов нефтехимии / В. А. Вознесенский, Е.К.Карапузов, О.ИЛапина Н Эффективные материалы и конструкции для сельскохозяйственного

строительства. - Новосибирск: НГАУ.1995. -С.15-18.

4. Анализ влияния ингредиентов на оценю! тиксспропных свойств полимерных композиций /В.А.Вознесенский, Е.К.Карапузов, О.И.Лапнна, Т.В.Ляшенко // Компьютерное моделирование и обеспечение качества. - Одесса: ОГАСА, 1997. -С 7-95.

5. Моделирование и оптимизация комплекса свойств защитно-деко-ративных покрытий с добавкой цеолита / В.А.Вознесенский,О.И.Лапина, Т.ВЛяшенко, Е.К.Карапузов // Современные строительные конструкции из металла и древесины. -Одесса: ОГАСА, 1997. - С 12-17

6. Transformation of Viscosity Function in Mixture space of Polymer-containing Composition // V.Voznesensky, T. Liashenko, O. Lapina, E.Karapusov // 8-th International Conference on Mechanics and Tehnology of Composite Materials -Sofia, Bulgarian Academy of Sciences, 1997. - P. 76-77

Особиста участь здобувача в працях: [1] - моделювання та анал1з,[2] - в становления корелящйних залешюстей; [3]- моделювання та технолопчш рекомен-даци; [4] - аналЬ крнтернв THKCorponii та пггерпетащя; [5], [6] - побудова та аналЬ моделей.

АНОТАЦШ

Лапша О.1. Оптим1защя реолопчних та эксплуатацШпих властивостей по-л1мерннх композиций з додатком цеол5т для декоратнвно-захисних похритпв. - Рукопис.

Дисертащя на здобутгя паукового ступеня кандидата техшчних наук за спе-щалын'стыо 05.23.05 - Буд1велын матср1али та вироби. Одеська державна академ1я буд!впицтва та арх1тектурн. Одеса -1998.

Дисерппця присвячена оптнм1заци властивостей нафтопол)мерних композицШ для декоративно-захисних покритпв (ДЗП). Встановлено, що цеол1Т i бутилкаучук, як структуроутворгоюч! додатки, дозволяють одержувати технолопчну сум1ш з тик-сотропними властивостями, що забезпечують Г! нанесення на стельов1 поверхш кон-струкщн, а затверд1мш ДЗП - з покращеною адгезкю до бетону 1 гидвищеною довго-в1чн1спо. Побудований та проанал1зований комплекс експериментально-сгатистнчннх моделей, що описують вплив складу на показники якосгп композиций для ДЗП (ефективна в'язмсть, показники спйкосп структури, внутрипня напруга, адгез1я, довгов1Чшсть та шш.).Результати робота реалйоваш при промисловому ви-пуску та використаш композицШ "Шг.лак".

Основт слова: декоративо-захисне покрнтгя, цеол1т, ефективна в'язистъ, внут-р1шня напруга, довгаичшеть, експериментально-статистнчна модель.

АННОТАЦИЯ

Лапина Ольга Ивановна. Оптимизация реологических и эксплуатационных свойств полимерных композиций с добавкой цеолита для декоративно-защитних порытой. -Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.23.05 - Строительные материалы и изделия,- Одесская государственная академия строительства и архитектуры, Одесса, 1998.

Диссертация посвящена оптимизации свойств нефтеполимерних композиций для декоративно-защитних покрытий (ДЗП). Установлено, что цеолит и бутилкаучук, как структурообразующие добавки, позволяют получать технологическую смесь с тнксотрошшмн свойствами, обеспечивающими ее нанесение на потолочные поверхности конструкций, а затвердевшее ДЗП - с улучшенной адгезией к бетону и повышенной долговечностью. Построен и проанализирован комплекс эксперментально-статистнчесшх моделей, описывающих влияние состава на показатели качества композиций для ДЗП (эффективную вязкость, показатели устойчивости структуры, внутренние напряжения, адгезию, долговечность и др.). Результаты работы реализованы при промышленном выпуске и использовании композиции "Пиплак".

Ключевые слова: декоративно-защитное покрытие, цеолит, эффективная вязкость, тиксотропия, внутреннее напряжение, долговечность, экспериментально-статисгаческая модель.

ANNOT ANION

Lapina O.I. Optimization of theological and service properties of zeolite-added polymer compositions for decorative-protective coverings. - Manuscript

Ph. D. thesis by speciality 05.23.05 - building materials and products. - Odessa State Building and Architecture Academy, Odessa, 1997.

The thesis is concerned with optimizing the properties of petroleum polymer compositions for decorative-protective coatings (DPC). It has been established that zeolite and butil rubber as structure-formative additives allow technological mixes with thixotropical properties to be obtained that would provide their application to ceiling surfaces and enhanced adhesion to concrete and durability of hardened DPC. Built and analysed has been the complex ol experimental-statistical models describing the influence of mixture proportions on quality indices of compositions for DPC (effective viscosity, structure stability indices, internal stresses, adhesion, durability, etc.). The research results have been realized when producing «Piplak» compositions.

Key words: decorative-protective covering, zeolite, effective viscosity, thixotropy, internal stress, durability, experimental-statistical model.

ГИдписано до друку 28.01.98. Формат 60x84 1/16. Умовл. друк. арк. 1,0. Тираж 100 прим. Одеська державна академия будшництва та архтектури.

В'|Друковано в Пол1граф1чному центр1 ф1рми КИСТЕМА-Одеса 270078, вул. Космонавте, 34, офю 111. ^«рвис

Тел: (0482) 619-130, 698-978.