Використання мікрокремнезему для покращення фізико-механічних властивостей композитного матеріалу на основі епоксиду

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.280474

Ключові слова:

наповнювач, мікрокремнезем, епоксидна смола, композиційний матеріал, ударна в’язкість, модуль пружності при розтягуванні

Анотація

Утилізація промислових відходів та вторинної сировини, зокрема, у виробництві металевого кремнію та кремнійвмісних сплавів, до складу яких входять пари кремнезему (мікрокремнезему), є основним завданням реалізації екологічної політики та вирішує проблему їх зберігання та негативного впливу на навколишнє середовище для щоб повторно використовувати їх у полімерних композитах. Використання мікрокремнезему як наповнювача в композиційних матеріалах на основі епоксидних смол сприяє позитивному впливу на основні властивості смоли, а також дає можливість використовувати композиційний матеріал в якості покриттів і деталей при ремонті машин і обладнання. Метою роботи було встановлення позитивного впливу мікрокремнезему як наповнювача композиційних матеріалів на основі епоксидної смоли ЕД-20 на покращення фізико-механічних властивостей композиційних матеріалів. В рамках даної роботи були проведені дослідження композиційних матеріалів на основі епоксидної смоли ЕД-20, що відрізняються різним вмістом наповнювача 2, 5, 10, 15 мас. % на ударну в'язкість, міцність на розрив і модуль пружності, адгезію і ударну в'язкість покриття.

Аналіз отриманих результатів показав позитивний вплив мікрокремнезему як наповнювача в композиційних матеріалах на основі епоксидної смоли ЕД-20 на фізико-механічні властивості композиційного матеріалу. Визначено оптимальний вміст наповнювача, який становить 2 % від маси епоксидної смоли ЕД-20, при цьому збільшення адгезії, в’язкості композиційного матеріалу на 45 %, міцності на розрив і модуля пружності на 21 % і 5 %, відповідно, а міцність покриття на удар на 32 % порівняно з додаванням мікрокремнезему в ЕД-20, що свідчить про перспективність використання мікрокремнезему як наповнювача в композиційних матеріалах

Спонсор дослідження

  • This study was conducted within the framework of a funded scientific project by the Ministry of Science and Higher Education of the Republic of Kazakhstan (grant no. AP09058166). The study was conducted in the laboratory of the Kazakh Agrotechnical Research University.

Біографії авторів

Gulnara Kokayeva, S.Seifullin Kazakh Agro Technical Research University

Candidate of Technical Sciences, Associate Professor

Department of Technological Machines and Equipment

Rimma Niyazbekova, S.Seifullin Kazakh Agro Technical Research University

Doctor of Technical Sciences, Professor

Department of Standardization, Metrology and Certification

Mira Serekpayeva, S.Seifullin Kazakh Agro Technical Research University

Master of Technical Sciences

Department of Science Management

Ainur Ibzhanova, S.Seifullin Kazakh Agro Technical Research University

Master of Technical Sciences

Department of Standardization, Metrology and Certification

Amirbek Bekeshev, K. Zhubanov Aktobe Regional University

Candidate of Technical Sciences, Associate Professor

Department of Physics

Посилання

  1. Sun W., Xu X., Lv Z., Mao H., Wu J. (2019). Environmental impact assessment of wastewater discharge with multi pollutants from iron and steel industry. Journal of Environmental Management (Vol. 245, p. 210-215).
  2. Doifode S., Matani A.G. (2015). Effective industrial waste utilization technologies towards cleaner environment. International Journal of Chemical and Physical Science (Vol. 4., p. 536-540).
  3. Andrzejuk W., Barnat-Hunek D., Gora J. (2019). Physical properties of mineral and recycled aggregates used to mineral-asphalt mixtures. Materials (Vol. 12, p.3437).
  4. Gil D.M., Golewski G.L. (2018). Potential of siliceous fly ash and silica fume as a substitute for binder in cementitious concretes. SOLINA 2018 - VII Conference SOLINA Sustainable Development: Architecture - Building Construction - Environmental Engineering and Protection Innovative Energy-Efficient Technologies - Utilization of Renewable Energy Sources (Vol. 49, p.00030).
  5. Wan J., Li C., Bu Z.-Y., Xu C.-J., Li B.-G., Fan H. (2012). A comparative study of epoxy resin cured with a linear diamine and a branched polyamine. Chemical Engineering Journal (Vol. 188, p. 160-172).
  6. Gómez-del Río T., Rodríguez J., Pearson R.A. (2014). Compressive properties of nanoparticle modified epoxy resin at different strain rates. Composites Part B: Engineering (Vol. 57, p. 173-179).
  7. Sukanto H., Raharjo W.W., Ariawan D., Triyono J., Kaavesina M. (2021). Epoxy resins thermosetting for mechanical engineering. Open Engineering (Vol. 11(1), pp. 797-814).
  8. Unnikrishnan K.P., Thachil E.T. Toughening of epoxy resins. Designed Monomers and Polymers (Vol. 9(2), pp. 129-152).
  9. Lou C., Liu X. (2018). Functional dendritic curing agent for epoxy resin: processing, mechanical performance and curing/toughening mechanism. Composites Part B: Engineering (Vol. 136, pp. 20-27).
  10. Sun Z., Xu L., Chen Z. (2019). Enhancing the mechanical and thermal properties of epoxy resin via blending with thermoplastic polysulfone. Polymers (Vol. 11(3), p. 461).
  11. Fernández Zapico G., Ohtake N., Akasaka H., Munoz-Guijosa J.M. (2019). Epoxy toughening through high pressure and shear rate preprocessing. Scientific Reports (Vol. 9(1), p. 17343).
  12. Farooq U., Teuwen J., Dransfeld C. (2020). Toughening of epoxy systems with interpenetrating polymer network (IPN): a review. Polymers (Vol. 12(9), p. 1908).
  13. Mohammad Nejad S., Srivastava R., Bellussi F.M., Chávez Thielemann H., Asinari P., Fasano M. (2021). Nanoscale thermal properties of carbon nanotubes/epoxy composites by atomistic simulations. International Journal of Thermal Sciences (Vol. 159, p. 106588).
  14. Wu S., Peng S., Wang C.H. (2018). Multifunctional polymer nanocomposites reinforced by aligned carbon nanomaterials. Polymers (Vol. 10(5), p. 542).
  15. Li L., Wang M., Wu X., Yi W., Xiao Q. (2021). Bio-based polyurethane nanocomposite thin coatings from two comparable POSS with eight same vertex groups for controlled release urea. Scientific Reports (Vol. 11(1), p. 9917).
  16. Li S., Lin Q., Cui C. (2016). The effect of core-shell particles on the mechanical performance of epoxy resins modified with hyperbranched polymers. Journal of Materials Research (Vol. 31(10), pp. 1393-1402).
  17. Wang J., Liu R., Jian X. (2016). Introduction to epoxy/thermoplastic blends. Handbook of Epoxy Blends, Springer International Publishing, Cham. (pp. 1-29).
  18. Pavlycheva E.A. (2021). Development of a polymer composition for obtaining materials and products with improved dielectric characteristics. International Journal of Applied and Fundamental Research (Vol.12, pp. 60-64).
  19. Pavlycheva E.A. (2020). Development of a protective polymer coating with high hydrophobic and adhesive properties. Engineering Bulletin of the Don. (Vol. 5, p. 33).
  20. Lobanov M.V., Gulyaev A.I., Babin A.N. (2016). Increasing the impact and crack resistance of epoxy reactoplastics and composites based on them using additives of thermoplastics as modifiers. High-molecular compounds. Series B (Vol. 58(1), pp. 3-15).
  21. Muthalif M.P.A., Choe Y. (2022). Adhesive and impact-peel strength improvement of epoxy resins modified with mono and diamine functionalized elastomers. Advances in Polymer Technology (pp. 1-9).
  22. Sprenger S. (2013). Epoxy resins modified with elastomers and surface-modified silica nanoparticles. Polymer (Vol. 54(18), pp. 4790-4797).
  23. Ammar Sh., Cheng Ch.H., Wonnie Ma I.A., Shahid B.B., Ramesh K., Ramesh S., Vengadaesvaran B. (2020). Effects of TiO2 nanoparticles on the overall performance and corrosion protection ability of neat epoxy and PDMS modified epoxy coating systems. Frontiers in Materials (Vol. 6, p. 19).
  24. Majeed A.H. (2018). Enforcement of epoxy with silica fume and carbon fiber. Tikrit Journal of Engineering Sciences (Vol. 25, pp. 74-77).
  25. Tkach E.V., Temirkanov R.I., Tkach S.A. (2021). A comprehensive study of modified concrete based on activated silica in conjunction with micro-reinforcing fiber to improve performance. Izvestiya Tomsk Polytechnic University. Georesource engineering (Vol. 332(5), pp. 215-226).
  26. Szewczak A., Szelag M. (2020). Physico-mechanical and rheological properties of epoxy adhesives modified by microsilica and sonication process. Materials (Vol. 13, pp. 20-25).
  27. Massana J., Reyes E., Bernal J., Leon N., Sanchez-Espinosa E. (2018). Influence of nano- and micro-silica additions on the durability of a high-performance self-compacting concrete. Construction and Building Materials (Vol.165, pp. 93-103).
  28. Kononova O.V., Smirnov A.O. (2017). Investigation of the features of the formation of the strength of quasi-self-compacting concrete with silica. Fundamental Research (Vol.7, pp. 327-331).
  29. Serekpayeva M.A., Kokayeva G.А., Niyazbekova R.K., Kardybai S. (2021). Investigation of the properties of composite materials based on epoxy resins with microsilica additives. Complex Use of Mineral Resources (Vol.3(318), p.63-70).
  30. GOST 31993-2013 (2014). Paint and varnish materials. Determination of the coating thickness. M.: Standartinform (p. 16).
  31. GOST 4647-2015 (2017). Plastics. The method of determining the impact strength by Sharpie. M.: Standartinform (p. 20).
  32. GOST 11262-2017 (2018). Plastics. The method of tensile testing. M.: Standartinform (p.19).
  33. GOST 9550-81 (2004). Plastics. Methods for determining the modulus of elasticity in tension, compression and bending. M.: Publishing House of Standards (p. 6).
  34. GOST 15140-78 (2009). Paint and varnish materials. Methods for determining adhesion. M.: Standartinform (p. 9).
Використання мікрокремнезему для покращення фізико-механічних властивостей композитного матеріалу на основі епоксиду

##submission.downloads##

Опубліковано

2023-08-31

Як цитувати

Kokayeva, G., Niyazbekova, R., Serekpayeva, M., Ibzhanova, A., & Bekeshev, A. (2023). Використання мікрокремнезему для покращення фізико-механічних властивостей композитного матеріалу на основі епоксиду. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4(12 (124), 18–25. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.280474

Номер

Том 4 № 12 (124) (2023): Матеріалознавство

Розділ

Матеріалознавство

Ліцензія

Авторське право (c) 2023 Gulnara Kokayeva, Rimma Niyazbekova, Mira Serekpayeva, Ainur Ibzhanova, Amirbek Bekeshev

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.