Введение к работе
з
Актуальность работы. Работы в области создания полимер-минеральных материалов на основе минеральных вяжущих и полимерных связующих в основном посвящены улучшению свойств готовых минеральных бетонов посредством импрегнирования мономера или реакционноспособного олигомера в его капиллярно-пористую структуру с последующей полимеризацией или отверждением полимерного связующего в теле бетона. Ряд работ посвящен модификации бетонных смесей небольшими количествами водных эмульсий полимеров и водорастворимыми термореактивными олигомерами. В последнее время возрос интерес к разработке новых типов полимер-минеральных композиционных материалов, в которых минеральные вяжущие и водонерастворимые термореактивные олигомеры присутствуют приблизительно в равных количествах и минеральное вяжущее твердеет в матрице отверждающегося олигомера. Вопрос структурообразования таких систем практически не изучен, что актуально, так как применение различных видов минеральных вяжущих и олигомерных связующих, отличающихся физико-механическими свойствами, механизмами и скоростями твердения и отверждения соответственно, будет обуславливать различия в структуре и свойствах получаемых полимер-минеральных композиционных материалов.
Цель работы. Изучение вопросов структурообразования и разработка технологии получения нового типа гибридных полимер-минеральных материалов с комплексом ценных свойств из композиций на основе ненасыщенного полиэфирного олигомера и цементного теста (цемент+вода).
Научная новизна работы.
Установлено повышение вязкости и появление псевдопластичности у водо-олигомерных эмульсий на основе воды и раствора ненасыщенного полиэфирного олигомера в стироле с ростом содержания водной дисперсной фазы до момента обращения фаз, что связано со снижением концентрации стирола в ненасыщенном полиэфире в присутствии воды.
Показано, что межфазное взаимодействие на границе наполнитель-матрица определяет распределение наполнителей в фазовой структуре водо-олигомерных эмульсий: так, маршалит концентрируется в водной фазе, цемент - в олигомерной, тогда как гипс в процессе гидратации переходит из олигомерной фазы в водную.
Впервые исследована кинетика совместного отверждения ненасыщенного полиэфирного олигомера и твердения минеральных вяжущих (цемент, гипс) в наполненных водо-олигомерных эмульсиях. Установлено, что скорости отверждения олигомерной и
4 твердения минеральной фаз и их соотношение определяют фазовую структуру и свойства отвержденного полимер-минерального материала.
Исследовано влияние малых добавок полимеров (эпоксидианового олигомера ЭД-22, водной дисперсии поливинилацетата) на кинетику уплотнения высоконаполненных трехфазных (Т-Ж-Г) дисперсных систем в процессе непрерывного сдвигового деформирования. Показано, что в процессе уплотнения систем значения напряжения сдвига растут «ступенчато», что связано с возникновением разрывов сплошности в структуре трехфазных дисперсных систем вследствие ее неоднородности. Введение малых добавок полимеров в данные системы способствует уменьшению протяженности «ступеней» разрывов сплошности во времени и уплотнению смесей за более короткое время.
Обнаружено экстремальное изменение деформативности отвержденных композитов на основе ненасыщенного полиэфирного олигомера и цементного камня вследствие особенностей формирования их фазовой структуры. Оптимальное сочетание показателей прочности при сжатии и изгибе и относительной деформации сжатия при разрушении наблюдается при полимер-цементном соотношении в композитах в пределах: 70% об. ненасыщенного полиэфирного олигомера и 30% об. цементного теста.
Практическая значимость работы.
Разработана технология получения нового типа полимер-минеральных композиционных материалов на основе ненасыщенного полиэфирного олигомера и минеральных вяжущих (цемент, гипс). Найдены пути управления формированием структуры и свойств полимер-минеральных материалов в зависимости от соотношения скоростей отверждения олигомерного связующего и твердения минерального вяжущего.
Полученный полимер-цементный материал обладает комплексом ценных свойств -высокой прочностью в сочетании с высокой деформативностью, что позволяет его рекомендовать для производства демпфирующих оснований для оборудования, а также для получения изделий и конструкций, работающих при знакопеременных нагрузках, в частности для производства сейсмостойких строительных конструкций.
Апробация работы. Основные результаты работы были доложены на: I Научно-технической конференции молодых ученых МИТХТ «Наукоемкие химические технологии» (13-14 окт. 2005 г., Москва); III Всероссийской научной конференции с международным участием «Физико-химия процессов переработки полимеров» (10-12 окт. 2006 г., Иваново).
