Полиэфирная смола Это универсальный синтетический полимер, который благодаря простоте изготовления и невысокой цене широко применяется в промышленности. Прозрачная вязкая жидкость, твердеющая после затвердевания, используется в качестве лаков, клеев, ремонтных составов, защитных покрытий для лодок и кузовов, а также изоляционных материалов в электронике и атомной отрасли. С помощью радиационного воздействия можно значительно изменить свойства смол – повысить их стойкость или наоборот сделать очень хрупкими. Это зависит не только от условий облучения, но и от состава продукта. Ученые Пермского Политеха экспериментально выяснили, как гамма-лучи и микроволны могут повысить прочность и гибкость двух видов промышленных полиэфирных смол, а также ускорить процесс их получения. Полученные результаты позволят модифицировать материалы и расширить сферу их применения в экстремальных условиях, например, в зонах с повышенной радиацией.
Статья с результатами опубликована в журнале «Высокоэнергетическая химия», 2025 год. Работа выполнена в рамках государственного задания FFSG-2024–0007 (№ 124013000722–8).
Полиэфирные смолы – производный продукт нефтепереработки, получаемый химическим соединением спиртов с кислотами. Полученная первоначально прозрачная и текучая смола после добавления отвердителя преобразуется в прочный материал, стойкий к влаге, агрессивным средам и температурным воздействиям. Данные свойства делают ее востребованной для строительства, морской и автомобильной промышленности, а также при изготовлении стекловолоконных композитов и лакокрасочных материалов.
Радиационное излучение оказывает разное воздействие на свойства материалов. К примеру, механические характеристики композита на основе эпоксидной смолы можно повысить облучением до 100 килогрей, при больших дозах наблюдается противоположный эффект. Изучение этого фактора важно для получения модифицированных промышленных материалов с улучшенными свойствами: долговечностью, надежностью, способностью выдерживать высокие нагрузки и температуры.
Гамма-волны и микроволны — два вида излучения с разной силой воздействия. Мощные гамма-лучи, обладающие высокой энергией, вырабатываются радиоактивными материалами и в ядерных реакциях. В медицине их применяют для лечения опухолей и стерилизации инструментов. Микроволновое излучение слабее и в обычных дозах безопасно для человека. Используется для разогрева пищи, в телекоммуникациях и радарах. В последнее время наука исследует возможность применения этих видов излучения для улучшения свойств полимеров, стекловолокон, углепластиков и смол.
Учёные Пермского Политехника исследовали влияние радиации на упрочнение материалов. Результаты зависят не только от условий облучения, но и от состава материала. В эксперименте использовались полиэфирные смолы с различным химическим составом.
Политехники применяли два вида смол: Kamfest-05И и Kamfest-15VES, которые часто используются в производстве. Первая представляет собой стирольный раствор поликонденсации изофталата пропиленгликоля с фумаровой кислотой, вторая – стирольный раствор реакции эпоксида бисфенола с метакриловой кислотой.
Инженеры обрабатывали смолы гамма-лучами дозами от 100 до 10000 килогрей и микроволнами с частотой 2,45 гигагерц и мощностью 700 Ватт в течение 300, 600, 1200 и 1800 секунд. После этого проводили механические испытания образцов на растяжение и изгиб для оценки изменения прочностных характеристик после радиационного воздействия.
Гамма-излучение существенно влияет на физические и механические характеристики полиэфирных смол. При дозах до 2000 килогрей наблюдается рост прочности в обоих типах образцов. Но увеличение дозы с 2000 до 4000 килогрей резко снижает ее, возвращая материал к первоначальным свойствам. Дальнейшее повышение до 10000 килогрей также сопровождается уменьшением прочности. Это указывает на то, что оптимальная доза упрочнения полиэфирных смол составляет 2000 килогрей. рассказывает Эргаш Нуруллаев, доцент кафедры прикладной физики ПНИПУ, кандидат физико-математических наук. .
Специалисты в области полимерных материалов указывают на стойкость обоих видов смолы к радиации, однако их характеристики зависят от состава. Кампафест-05И демонстрирует повышенную эластичность, тогда как Кампест-15ВЕС обладает большей сопротивляемостью изгибу.
Результаты воздействия микроволнового излучения во многом определяются временем обработки образцов. Сначала прочность повышается, но продолжительное воздействие микроволн (более 30 минут) вновь ухудшает свойства смол. При этом нагрев материала был равномерным, что важно для ускорения промышленных процессов.
Установленные исследователями ПНИПУ особенности радиационного упрочнения позволяют производить контролируемую облучаемость полиэфирных смол, благодаря чему улучшается их защита от радиации и увеличивается диапазон использования в экстремальных условиях.
Информация предоставлена пресс-службой ПНИПУ
Источник фото: ru.123rf.com