Влияние дисперсности и концентрации аэросила в составе полиэпоксидных композиций на их набухание в кислых средах

Abstract

Методом набухания исследованы композиты на основе смолы ЭД-20, содержащие 1—20 % мас. немодифицированных пирогенных кремнезeмов (аэросилов) с различной дисперсностью (удельная поверхность от 50 до 460 м²/г). Установлено, что в 1 М растворах соляной и азотной кислот композиты набухают интенсивнее, чем в воде — соответственно в 1.5—3 и в 2—6 раз. Набухание полиэпоксидов в 1 М растворах азотной и соляной кислот описывается немонотонно возрастающей кривой с возможной точкой перегиба, соответствующей участку квазинасыщения. Интенсивность набухания усиливается с ростом концентрации кислоты, достигая 40—60 % в концентрированной азотной кислоте. Как правило, наполнение аэросилами способно ослаблять набухание в воде и концентрированной азотной кислоте и усиливать — в 1 М растворах соляной и азотной кислот. Независимо от типа аэросила существуют концентрации, при которых прямая зависимость наполнение–набухание нарушается (ослабление набухания при 5 % мас. и т.д.). Методами микроскопии (СЭМ, АСМ) показано, что влияние аэросила на набухание может быть связано со снижением количества пор и изменением их распределения, а также появлением микроостровков наполнителя в композите и структур типа “агломераты аэросила в полимере” и “полимер в агломератах аэросила”.

Методом набухання досліджено композити на основі смоли ЕД-20, які містять 1—20 % мас. немодифікованих пірогенних кремнеземів (аеросилів) різної дисперсності (питома поверхня від 50 до 460 м²/г). Встановлено, що в 1 М розчинах соляної та азотної кислот композити набухають інтенсивніше, ніж у воді, — відповідно у 1.5—3 та 2—6 раз. Набухання поліепоксидів у 1 М розчинах азотної та соляної кислот описується немонотонно зростаючою кривою з можливим існуванням точки перегину, яка відповідає ділянці квазінасичення. Інтенсивність набухання посилюється з ростом концентрації кислоти, досягаючи 40—60 % у концентрованій азотній кислоті. Як правило, наповнення аеросилами здатне послабляти набухання у воді та концентрованій азотній кислоті, і посилювати — у 1 М розчинах кислот. Незалежно від типу аеросила існують концентрації, за яких пряма залежність наповнення–набухання порушується (зниження набухання при 5 % мас. та ін.). Методами мікроскопії (СЕМ, АСМ) показано, що вплив аеросилу на набухання може бути пов’язаний із зниженням кількості пор та зміною їх розподілу, а також появою мікроостровків наповнювача в композиті й структур типу “агломерати аеросилу в полімері” і “полімер в агломератах аеросилу”.

The swelling of 1—20 % wt silica (50—460 m²/g) filled epoxypolymers on a base of DER epoxyresin were investigated. It is established that in 1 M HCl and HNO₃ swelling occurs more intensively, than in water — accordingly in 1.5—3 and in 2—6 times. Intensity of swelling amplifies with growth of concentration of acid, and reach to 40—60 % in the concentrated nitric acid. Swelling of polyepoxide in 1 М HCl and HNO₃ is described by non-monotonous increasing curve, with the possible point of an excess corresponding to quasisaturation stage. Filling by fumed silica can decrease swell process in water (0 % acide) and concentrated HNO₃, and increase — in 1 M acides. Irrespective of silica type, there are concentration at which direct dependence filling–swelling is broken (at 5 % wt etc). SEM- and ASM-images show that silica influence in polyepoxide matrix can be caused by decrease in quantity of pores, change of their distribution, and also formation structures "SiO₂ in polymer" and "polymer in SiO₂".