Введение к работе
Актуальность работы. Прогресс строительства, его качество, эксплуатационная долговечность в большей степени зависит от использования эффективных строительных материалов, среди которых важное место занимают полимерные композиты. Ценные свойства пластмасс, из которых получают полимерные строительные материалы (малый объемный вес, хорошие прочностные характеристики, низкая теплопроводность, высокая химической стойкостью, легкость фиксации и герметизации мест соединений) значительно расширяют диапазон и масштабы их применения.
Вместе с тем, большинство полимеров имеют низкую тепло- и термостойкость, малую поверхностную твердость, высокий коэффициент термического расширения, повышенную ползучесть. Существенным недостатком полимерных материалов является их горючесть. К малоизученным свойствам следует отнести их эксплуатационную долговечность в суровых климатических условиях Сибири и Крайнего Севера.
Перспективность использования полимеров в строительной индустрии связана с возможностью получения новых видов материалов, свободных от вышеперечисленных недостатков. Особый интерес представляют, на наш взгляд, термостойкие реактопласты и полимерные композиты, а также полимер-полимерные смеси, достоинствами которых являются относительная простота получения и доступность исходных соединений, легкость переработки в изделия существующими в настоящее время промышленными методами. Наличие таких ценных свойств позволит прогнозировать более широкое их применение в современных технологиях производства строительных изделий, термостойких и негорючих материалов, в качестве различных видов изоляции строительных конструкций, клеев, связующих для слоистых пластиков, особенно в условиях криогенных температур.
Целью работы является разработка составов и исследование свойств полимерных композиционных материалов строительного назначения повышенной огне-, термо-, износо- и химической стойкости в сочетании с высокими физико-механическими характеристиками для применения в широком диапазоне температур и агрессивных сред.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
исследовать влияние строения полимеров на термические и технологические характеристики композиционных материалов; оптимизировать составы и условия получения композитов на основе синтетических и природных полимеров и олигомеров, изучить физико-механические свойства полученных материалов;
разработать технологию получения строительных полимерных композиционных материалов (ПКМ), устойчивых к действию агрессивных сред и перепадов температур;
оценить эксплуатационную пригодность полученных полимерных композитов для условий Сибири и Крайнего Севера;
выявить эффективность воздействия добавок светостабилизаторов при ультрафиолетовом воздействии на структуру и свойства ПКМ.
Научная новизна работы.
Установлена взаимосвязь между строением и структурой полимеров и эксплуатационными характеристиками композитов на их основе, заключающаяся в улучшении физико-механических показателей и эксплутационных свойств ПКМ (тепло- и термостойкости), за счет модификации структуры полимеров.
Изученные полимеры с различным строением элементарного звена проявляют кристалличность, имеют различные термические показатели, при этом с увеличением доли тяжелых по молекулярной массе фрагментов в цепочке полимеров начало деструктивных процессов сдвигается в сторону высоких температур.
Разработаны технологические условия получения ПКМ повышенной термостойкостью и физико-механическими характеристиками для использования в качестве пленочных покрытий строительных изделий и изучены их свойства.
Установлена высокая стойкость ПКМ к атмосферному старению в условиях резких перепадов температур и повышенной УФ-радиации. Определен вид эффективного светостабилизатора радикального типа для предотвращения фотостарения полимеров.
Практическая значимость работы.
Показана возможность применения новых полимерных и композитных материалов в качестве термо- и огнестойких строительных изделий.
Разработаны составы и технологические условия получения полимерных композитов для повышения эксплуатационных характеристик строительных материалов и изделий в условиях воздействия агрессивных сред и резкого перепада температур.
Получены ПМК с хорошими эксплуатационными свойствами - высокая огнестойкость, стойкость к действию агрессивных сред, влаги в сочетании с хорошими физико-механическими характеристиками превосходящие показатели промышленных аналогов, что позволяет расширить области применения полимерных материалов.
Получены пленочные материалы, обладающие высокой атмосферостойкостью, устойчивостью к УФ-радиации и температурному воздействию, сохраняют прочностные свойства, внешний вид, вязкостные характеристики при экспонировании в естественных условиях Севера.
Апробация работы. Основные положения и результаты исследований докладывались и обсуждались в 2003-2013 гг. на конференциях Байкальского института природопользования СО РАН, Бурятского государственного университета, Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления; на 2-ой школе–семинаре молодых ученых России «Проблемы устойчивого развития региона» (Улан-Удэ, 2010), на Всероссийской конференции «Современные проблемы химии высокомолекулярных соединений: высокоэффективные и экологически безопасные процессы синтеза природных и синтетических полимеров и материалов на их основ» (Улан-Удэ, 2005), Всероссийской конференции «Полимеры в XXI веке» (Улан-Удэ, 2008), Менделеевского съезде по общей и прикладной химии (Казань, 2003, Москва, 2007), VI Евразийском симпозиуме «Проблемы прочности материалов и машин для регионов холодного климата» (Якутск, 2013).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 17 работ, из них 7 статей в реферируемых изданиях из перечня ВАК РФ, получено 3 патента.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 4 глав, выводов, библиографического списка, включающего 128 наименований, списка сокращений и приложений, содержит 129 страниц машинописного текста, 2 схемы, 21 рисунок и 19 таблиц.
