Вестник Поволжского государственного технологического университета. Серия: Материалы. Конструкции. Технологии
Изменение полного цветового различия пигментированных полимерных композитов в процессе натурного климатического старения
Опубликована: 2019-12-20
  • А. Н. Чернов Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва (г. Саранск)
  • Т. А. Низина Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва (г. Саранск)
  • Д. Р. Низин Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва (г. Саранск)
  • Ю. А. Ланкина Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва (г. Саранск)
  • А. И. Горенкова Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва (г. Саранск)
  • М. О. Карабанов Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва (г. Саранск)

Аннотация

Показаны результаты исследований влияния длительности натурного экспонирования на изменение декоративных характеристик наполненных микрокальцитом эпоксидных композитов, содержащих пигменты разных цветов и концентраций. Цель работы заключалась в оценке влияния интенсивности солнечной радиации на изменение колориметрических характеристик полимерных композитов различных цветов в процессе климатического старения. Исследуемые образцы представляли собой композиты на основе двухкомпонентного эпоксидного компаунда Этал-27НТ/12НТ, наполненного микрокальцитом фракции МКМ100 в количестве 160 % от массы эпоксидного связующего. При окрашивании полимерных композитов применялись пигменты желтого, красного, фиолетового, зеленого и синего цветов при их содержании от 0,25 до 1 % от массы связующего, а также пигмент черного цвета в количестве от 0,5 до 5 %. Образцы экспонировались на климатической площадке с 1 марта по 1 августа 2018 года. Для оценки изменения колориметрических характеристик использовались изображения, полученные путем сканирования на полноцветном сканере. Сканирование образцов производилось с периодичностью 14-16 дней.
В работе также представлено сравнение интенсивности деградации лицевой и обратной сторон исследуемых образцов. Количественное описание цвета производилось с помощью цветовой модели CMYKH. В качестве усредненного параметра, описывающего колориметрические характеристики образцов, использовалась полная цветовая насыщенность. Обработка полученных результатов проводилась с применением авторского программного комплекса. Рассчитаны коэффициенты предложенной экспоненциальной зависимости, позволяющей с высокой достоверностью описать изменение полного цветового различия по насыщенности лицевой и обратной поверхностей пигментированных эпоксидных покрытий в зависимости от длительности натурного экспонирования, что подтверждается высокими коэффициентами детерминации. Установлено, что при натурном экспонировании интенсивность изменения полного цветового различия на лицевой поверхности эпоксидных композитов от полутора до восьми раз выше, чем на их обратной стороне, что свидетельствует о существенном влиянии солнечного излучения на процессы деградации декоративных характеристик полимерных композитов в процессе климатического старения. При этом интенсивность изменения колориметрических показателей окрашенных полимерных покрытий существенно зависит от стойкости используемых пигментов к действию актинометрических и атмосферных факторов.

Биографии авторов

А. Н. Чернов, Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва (г. Саранск)

аспирант кафедры строительных конструкций. Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва, г. Саранск. Область научных интересов – климатическая стойкость полимерных композиционных материалов на основе эпоксидных связующих. Автор 37 научных публикаций. E-mail: lhms13@yandex.ru.

Т. А. Низина, Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва (г. Саранск)

доктор технических наук, профессор кафедры строительных конструкций, советник РААСН. Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва, г. Саранск. Область научных интересов – защитно-декоративные покрытия на основе полимерных связующих. Автор более 420 опубликованных научных и методологических трудов. E-mail: nizinata@yandex.ru.

Д. Р. Низин, Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва (г. Саранск)

кандидат технических наук, младший научный сотрудник кафедры строительных конструкций. Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва, г. Саранск. Область научных интересов – климатическая и химическая стойкость полимерных композитов. Автор 76 научных публикаций. E-mail: nizindi@yandex.ru.

Ю. А. Ланкина, Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва (г. Саранск)

кандидат технических наук, доцент кафедры строительных конструкций. Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва, г. Саранск. Область научных интересов – климатическая и химическая стойкость полимерных композиционных материалов на основе эпоксидных связующих. Автор 43 научных публикаций. E-mail: julankina@yandex.ru

А. И. Горенкова, Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва (г. Саранск)

магистрант. Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва, г. Саранск. Область научных интересов – полимерные композиционные материалы на основе модифицированных эпоксидных связующих. Автор 18 научных публикаций. E-mail: gorenkovaai@mail.ru

М. О. Карабанов, Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва (г. Саранск)

магистрант. Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва, г. Саранск. Область научных интересов – климатическая стойкость строительных композиционных материалов. Автор 4 научных публикаций. E-mail: vavilin_andrej@list.ru

Литература

1. Хозин В. Г. Основные области применения эпоксидных материалов в технике // Все материалы. Энциклопедический справочник. 2008. № 11. С. 12–16.
2. Каблов Е. Н. Авиакосмическое материаловедение // Все материалы. Энциклопедический справочник. 2008. № 3. С. 2–14.
3. Рогов В. А. Соловьев В. В., Копылов В. В. Новые материалы в машиностроении. Москва: РУДН, 2008. 324 с.
4. Баженов С. Л. Механика и технология композиционных материалов: научное издание. Долгопрудный: Интеллект, 2014. 328 с.
5. Пахаренко В. А., Пахаренко В. В., Яковлева Р. А. Пластмассы в строительстве. Санкт-Петербург: Научные основы и технологии, 2010. 350 с.
6. Полимерные покрытия для бетонных и железобетонных конструкций / В. П. Селяев, Ю. М. Баженов, Ю. А. Соколова, В. В. Цыганов, Т. А. Низина. Саранск: Изд-во СВМО, 2010. 224 с.
7. Schweitzer P. A. Corrosion-Resistant Linings and Coatings. New York: Marcel Dekker Inc., 2001. 309 p.
8. Полимерные композиционные материалы: структура, свойства, технология: учеб. пособие / под ред. А.А. Берлина. 3-е испр. изд. Санкт-Петербург: Профессия, 2011. 560 с.
9. Leblanc J.L. Filled Polymers: Science and Industrial Applications. New York: CRC Press, Taylor & Francis Group, 2010. 428 p.
10. Rothon R. (Ed.) Particulate-Filled Polymer Composites. 2rd edition. New York: Knovel, Rapra Technology Limited, 2008. 560 p.
11. Наполнители для модификации современных полимерных композиционных материалов / А. С. Колосова, М. К. Сокольская, И. А. Виткалова, А. С. Торлова, Е. С. Пикалов // Фундаментальные исследования. 2017. №10–3. С. 459–465. URL: http://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=41858 (дата обращения 09.12.2018).
12. Rothon R. (Ed.) Fillers for Polymer Applications. Switzerland: Springer International Publishing, 2017. 486 p.
13. Функциональные наполнители для пластмасс / под ред. М. Ксантоса; пер. с англ. под ред. В.Н. Кулезнева. Санкт-Петербург: Научные основы и технологии, 2010. 462 с.
14. Wypych G. Handbook of fillers. 4th edition. Toronto: ChemTec Publishing, 2016. 922 p.
15. Müller A. Coloring of plastics. Fundamentals – Colorants – Preparations. Munich: Carl Hanser Verlag, 2003. 278 p.
16. Низина Т. А. Защитно-декоративные покрытия на основе эпоксидных и акриловых связующих. Саранск: Изд-во Мордов. ун-та, 2007. 258 с.
17. Kutz M. Handbook of Environmental Degradation of Materials. New York: William Andrew Publishing, 2005. 598 p.
18. Ehrenstein G., Pongratz S. Resistance and Stability of Polymers. Ohio: Hanser Publications, 2013. 1454 p.
19. Павлов И. Н., Мелкумов А. Н. Старение пластмасс в естественных и искусственных условиях. Москва: Химия, 1982. 220 с.
20. Environmental degradation of epoxy-organoclay nanocomposites due to UV exposure. Part I: Photodegradation / R. S. C. Woo, H. Zhu, C. K.Y. Leung, J. Kim // Compos. Sci. Technol. 2007. Vol. 67. No. 15–16. P. 3448–3456.
21. Моделирование влияния актинометрических параметров на изменение декоративных характеристик эпоксидных композитов, экспонированных в натурных условиях / Т. А. Низина, В. П. Селяев, Д. Р. Низин, А. Н. Чернов // Региональная архитектура и строительство. 2015. № 2. С. 27–36.
22. Влияние цвета эпоксидных композитов на изменение колориметрических характеристик в процессе натурного экспонирования / Т. А. Низина, А. Н. Чернов, Д. Р. Низин, А. И. Попова // Вестник МГСУ. 2016. № 7. С. 67–80.
23. Статистический анализ цветовых составляющих лакокрасочных покрытий: свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2006610820 от 28.02.2006 г. в Роспатенте по заявке № 2005613472 от 29.12.2005 г. / В. П. Селяев, Т. А. Низина, Н. О. Зубанкова, Ю. А. Ланкина.