1984

СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ

СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ

BUILDING MATERIALS

AND PRODUCTS

УДК 691.175

СОПРОТИВЛЕНИЕ ПОЛИУРЕТАНОВЫХ КОМПОЗИТОВ ДЕЙСТВИЮ УФ-ОБЛУЧЕНИЯ

В.П. Селяев, Т.А. Низина, Е.А. Егунова

Приведены экспериментальные данные сопротивления полиуретановых покрытий действию УФ-облучения. Изучено изменение насыщенности цвета покрытий под действием УФ-облучения в зависимости от вида и количества пигмента. Выявлены оптимальные концентрации колеровочных паст пяти различных цветов.

Ключевые слова: защитно-декоративные покрытия, полиуретановые композиты, цветовая насыщенность, стойкость к воздействию УФ-облучения.

POLYURETHANE COMPOSITES RESISTANCE TO THE EFFECT

OF UV-RADIATION

V.P. Seljaev, T.A. Nizina, E.A. Egunova

The article presents experimental results of polyurethane covering resistance to UV-irradiation. They have studied the saturation change of colour coatings under the action of UV-irradiation depending on the type and amount of pigment and identified optimal concentration of colouring pastes for 5 different colors.

Keywords: protective-decorative coating, polyurethane composites, color saturation, resistance to UV-radiation.

BUILDING MATERIALS AND PRODUCTS

Полимерные материалы под действием УФ-облучения стареют, что выражается в ухудшении физико-механических свойств, внешнего вида, цвета и блеска. Для оценки стойкости пигментов проводят экспериментальные исследования, заключающиеся в изучении изменения упругопрочностных характеристик и светостойкости окрашенных покрытий, подвергающихся УФ-облучению.

Известно, что вид и массовая доля пигментов оказывают значительное влияние не только на цвет готового покрытия, но и на его укрывистость, устойчивость к действию атмосферных факторов, химических реагентов, высоких температур и других эксплуатационных характеристик.

Вкачестве пигмента была выбрана колеровочная паста Элакор–ПУ (ООО

«ТэоХим») на основе касторового масла и дисперсных красителей пяти цветов: черная, желтая, зеленая, синяя и красная. В ходе экспериментального исследования содержание пигментов варьировалось на уровнях – 1, 3 и 5 %.

Вкачестве базового состава для колеровки была использована разработанная на предыдущихэтапахисследования[1] рецептуранаосновеместныхдляРеспубликиМордовии наполнителей (доломит и цеолит), обладающая более высокими упругопрочностными параметрами, чем промышленно-выпускаемая композиция Соверол-05 (ООО Производ- ственно-строительная компания «СтройПолиХим», г. Чебоксары).

Для исследования стойкости разработанных пигментированных полиуретановых покрытий экспериментально определяли изменение упругопрочностных и декоратив-

ных характеристик под действием ультрафиолетового облучения. Интенсивность УФ-облучения составляла 60 Вт/м2 в диапазоне длин волн 250–400 нм. В качестве источника света была использована ртутная лампа марки ДРТ-400, спектральное распределение энергии излучения которой наиболее близко к солнечной в УФ области. Для выявления изменения цветовой окраски в ходе экспериментального исследования фиксировалось изменение цветовых составляющих и яркости полиуретановых покрытий через 100, 300, 500, 700 и 1000 ч УФ-облучения.

Анализ результатов обработки экспериментальных данных показал: пигменты оказывают неоднозначное воздействие на упругопрочностные и декоративные характеристики полиуретановых композитов; введение пигментов может приводить к снижению предела прочности (рис. 1) и модуля упругости при растяжении; оптимизацию количества пигментов необходимо проводить не только по декоративным параметрам, но и с учетом требуемого уровня упругопрочностных характеристик. Повышение прочностных показателей по сравнению с контрольным составом наблюдается при использовании 5 % синего, 1 % черного и красного пигментов. Наибольшее снижение относительного удлинения при растяжении зафиксировано при введении 1% черного и красного, а также 3 % синего и зеленого пигментов (рис. 2).

Длительное воздействие УФ-облучения (в течение 1000 ч) приводит к снижению относительного удлинения практически для всех исследуемых составов, что свидетельствует об охрупчивании полиуретановых композитов (рис. 2). Наименьшие изменения деформативных характеристик наблюдаются для составов, обладающих наиболее низкими значениями относительных удлинений при растяжении контрольных образцов.

Для оценки изменения декоративных характеристик полиуретановых покрытий при действии УФ-облучения был использован программный комплекс «Статистический анализ цветовых составляющих лакокрасочных покрытий» [2], анализ работы которого приведен в [3].

Данная компьютерная программа позволяет разбивать отсканированное изображение на CMYK-составляющие и определять значения цветовых составляющих в каждой точке (пикселе) исследуемой поверхности. Для оценки цветовых составляющих (голубой, пурпурной, желтой и черной) и яркости использовалась цветовая палитра с 256 цветами. Сканирование исследуемых образцов выполнялось с разрешением

2400 dpi. Размер анализируемой поверхности составлял 50 50 мм.

СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ

По полученным после использования программного комплекса результатам определялись цветовые различия по насыщенности соответственно для голубой, пурпурной, желтой, черной составляющих и яркости и цветовая насыщенность покрытия в целом (рис. 3–5). Количественное описание цветового различия по насыщенности выполнялось путем сравнения исследуемого состава с абсолютно белым, имеющим максимальную ( f (X ) =100 %) плотность распределения при X 255 :

плотность распределения.

Цветовая насыщенность покрытия в целом по 4-м цветовым составляющим и с учетом яркости определялась соответственно по формулам:

пурпурной, желтой, черной составляющих и яркости.

Как показали проведенные исследования (рис. 3), насыщенность цвета для контрольных составов наиболее интенсивно возрастает при увеличении содержания до 3 % для желтого и черного пигментов и до 1 % для синего, зеленого и красного. Дальнейшее увеличение доли пигмента (до 5 %) не приводит к существенному изменению данных характеристик.

Анализ обработки экспериментальных данных показал, что характер изменения насыщенности цвета в течение 1000 ч УФ-воздействия существенно зависит от вида и количества пигмента (рис. 4–5). С увеличением длительности экспонирования наблюдается снижение данной характеристики практически для всех пигментированных составов. Наиболее выраженные процессы характерны для красного и черного пигментов при степени наполнении 5 %.

Наиболее устойчивыми к УФ-облучению оказались зеленый, желтый и синий пигменты. Даже после длительного воздействия облучения составы с этими пигментами практически не поменяли своих декоративных характеристик. Для контрольного состава насыщенность цвета лавинообразно повышается до 300 ч УФ-старения, стабилизируясь на последующем этапе.

Проведенные исследования изменения упругопрочностных и декоративных характеристик окрашенных полиуретановых композитов под действием УФ-облучения свидетельствуют о необходимости комплексного подхода к выбору пигментов, так как именно от них в дальнейшем будет зависеть не только внешний вид покрытия, но его эксплуатационные характеристики.

Рис. 1. Диаграммы изменения предела прочности при растяжении полиуретановых композитов в зависимости от вида и содержания пигментов до и после 1000 ч воздействия УФ-облучения

BUILDING MATERIALS AND PRODUCTS

Список литературы

1.Селяев, В.П. Разработка полиуретановых покрытий на основе местных наполнителей Республики Мордовия / В.П. Селяев, Т.А. Низина, Е.А. Егунова // Актуальные проблемы строительства и строительной индустрии: сб. материалов X Междунар.

науч.-техн. конф. – Тула, 2009. – С. 84 – 85.

2.Селяев, В.А. Статистический анализ цветовых составляющих лакокрасочных покрытий / В.П. Селяев, Т.А. Низина, Н.О.Зубанкова, Ю.А.Ланкина // Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ №2006610820 от 28.02.2006 г. в Роспатенте по заявке №2005613472 от 29.12.2005 г.

3.Низина, Т.А. Защитно-декоративные покрытия на основе эпоксидных и акриловых связующих / Т.А.Низина. – Саранск: Изд-во Мордов. ун-та, 2007. – 258 с.

References

1.Seljaev, V.P. Polyurethane covering development on the basis of local Mordovian aggregates / V.P. Seljaev, T.A. Nizina, E.A. Egunova // Actual problems of construction and construction industry: collection of materials of X International scientific conference. – Tula, 2009. – Р. 84–85.

2.Seljaev, V.A. Statistic analysis of coloring constituents in larger painting coverings / V.P. Seljaev, T.A. Nizina, N.O.Zubankova, Ju.A.Lankina // Certificate of official registration of the program for ECM №2006610820 ot 28.02.2006 g. in Ruspatente, application №2005613472 ot 29.12.2005 g.

3.Nizina, T.A. Protective decorative coatings on the basis of epoxy and acryl findings / T.A.Nizina. – Saransk: Mordovian university, 2007. – 258 p.

СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ

УДК 620.22:620.17

ФОРМАЛИЗАЦИЯ СИНТЕЗА КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

А.И. Альбакасов

Исходя из принципов системного анализа осуществлена разработка серных наномодифицированных композиционных материалов. Приводятся результаты формализованного синтеза при принятых функционалах качества.

Ключевые слова: наномодифицированные композиционные материалы, синтез, формализация.

FORMALIZATION OF COMPOSITE MATERIALS SYNTHESIS

A.I. Albakasov

Based on the principles of system analysis, sulfur corrosion-resistant composite materials on the quartz filler are developed. The results of a formal synthesis with adopted functional qualities are given.

Keywords: corrosion-resistant composite material, synthesis, formalization.

В настоящее время все больше внимания при синтезе материалов уделяется моделированию систем и происходящих в них процессов. При этом при анализе и синтезе сложных систем, в том числе композиционных материалов, широко используется системный подход. Он направлен на упрощение и ограничение разнообразия формализованного описания системы с учетом возможного проявления свойств неопределенности состояния реальной системы.

Существуют различные методы идентификации, основанные на разных подходах к форме задания идентификационных моделей (дифференциальные уравнения, разностные уравнения, передаточные функции и т.п.). Но ни один из методов идентификации нельзя использовать для идентификации всех видов систем (идентификация не рассматривается как набор готовых рецептов для различных типов систем). Ошибки идентификации, приводящие к ошибкам в управлении, могут использоваться для повышения точности идентификации. После математической формулировки задача переходит в сферу математики и за дальнейшую её судьбу в большинстве случаев можно не волноваться. Конечно, здесь нет призыва к тривиальной и претенциозной математизации, когда без математики вполне можно обойтись. Анализ каждой сложной системы (процесса, объекта) – это уникальная проблема, связанная с использованием системного подхода, в котором содержатся экспериментальные, эвристические и строгие математические начала; математический язык рассматривается как наилучшее средство представления системы.

Идентификация свойств и структуры композита (системы) является по отношению к задаче управления качеством материала сопряженной; нельзя управлять системой, если она не идентифицирована (предварительно, либо в процессе управления). Вид модели определяется при структурной идентификации (общая задача идентификации), а ее численные параметры определяются в результате параметрической идентифи-