Соценко В. В. Розробка епоксидних покриттів для захисту засобів транспорту від обростання

При експлуатації засобів транспорту значної шкоди завдає обростання металоконструкцій і поверхонь устаткування. Тому, одним з широко розповсюджених методів захисту металоконструкцій від обростання є нанесення захисних полімерних покриттів. Найбільш поширеними засобами підвищення стійкості до обростання є покриття на основі епоксидних зв’язувачів. Для попередження фізико-хімічних процесів обростання поверхонь транспорту полімерні зв’язувачі наповнюють необхідною кількістю органічних і неорганічних наповнювачів, модифікаторів, пасивуючих сполук. Водночас, є актуальним і представляє значний науковий інтерес розроблення матеріалів із високими показниками стійкості до обростання, які екологічно чисті, зокрема і для морського середовища. Мета роботи – встановити основні закономірності впливу вмісту модифікатора і дисперсних добавок у епоксидному полімері на активацію процесів структуроутворення при формуванні епоксикомпозитних захисних покриттів призначених для інгібування процесу біообростання деталей водного транспорта. Наукова новизна роботи. 1. Розроблено теоретичні принципи формування реактопластичних матриць, які враховують зв’язки між критичним вмістом твердника поліетиленполіаміну у епоксидному олігомері DER-331, температурою полімеризації (Т = 413±2 К), структурою та властивостями полімеру, що дозволило підвищити показники адгезійної міцності покриттів функціонального призначення у 2,2 разів. 2. Вперше встановлено, що введення модифікатора фталевого ангідриду у епоксидний зв’язувач DER-331 за вмісту q = 0,1…0,5 мас.ч. при температурі полімеризації Т = 393±2 К забезпечує підвищення показників фізико-механічних властивостей матриці у 1,1…1,3 разів і обгрунтовано, що це відбувається внаслідок збільшення щільності структури полімеру за рахунок додаткового обмеження рухливості його структурних елементів при зшиванні матеріалу у присутності зв’язків модифікатора С-О, С=О. 3. Встановлено перебіг фізико-хімічних процесів термічної деструкції модифікованих композитів методом термогравіметричного і диференціально-термічного аналізу та виявлено збільшення у 1,4 разів (відносно полімерної матриці) енергії активації термічної деструкції, початкової температури втрати маси, що свідчить про стійкість хімічних зв’язків до впливу температури. 4. Вперше встановлено раціональне співвідношення різнодисперсних добавок біоцидів (окситетрациклін – q = 1,5 мас.ч. + наносрібло – q = 0,075 мас.ч.) у епоксидному зв'язувачі DER-331 (q = 100 мас.ч.), що забезпечує формування наногетерогенної структури покриттів та приводить до зміни клітинної мембрани біобактерій з подальшим її руйнуванням за рахунок підвищеної швидкості вивільнення іонів срібла з поверхні полімеру. Доведено, що розроблене покриття має інгібуючий вплив на пробіотичні штами Lactobacillus acidophilus, Bifidobacterium bifidum, Escherichia coli, оскільки спостерігається зменшення у 1,3…2,5 разів КУО/мл тест-штамів в агресивних середовищах. У вступі представлено проблему багатьох галузей промисловості – це біологічне обростання металоконструкцій і поверхонь устаткування засобів транспорту, що негативно впливає на термін експлуатації і збільшення економічних витрат, пов’язаних з їх обслуговуванням та ремонтом. В першому розділі наведено коротку характеристику полімерних матеріалів, зокрема: їх структуру, властивості, переваги і недоліки, галузі застосування. Розглянуто особливості використання полімеркомпозитних матеріалів при експлуатації засобів морського та річкового транспорту. Розглянуто питання корозії і обростання механізмів і деталей засобів транспорту. Наведені результати дослідження впливу інгібіторів та інгібувальних пігментів (фосфати, оксиди металів, біоциди) на екологічну токсичність та запобігання біообростанню, що безпосередньо впливає на експлуатаційні якості засобів транспорту. У другому розділі наведено характеристику інгредієнтів, які використано для формування полімерних композитів призначених для інгібування процесу біообростання деталей засобів транспорта. Описано методики, за якими проводили експериментальні дослідження, зокрема: сучасні методики дослідження структури композитних матеріалів (оптична і електронна мікроскопія, диференціальнотермічний і термогравіметричний аналіз, газова хроматографія). Додатково наведено методи дослідження: адгезійної міцності (ASTM D897-08), руйнівного напруження при згинанні (ASTM D 790-03), модуля пружності при згинанні (ASTM D 790-03), ударної в’язкості (ASTM D 6110-18), теплостійкості за мартенсом (ISO 75-2), термічного коефіцієнту лінійного розширення (ISO 11359-2). Представлено методику дослідження біообростання розроблених матеріалів з використанням загальноприйнятих у екомікробіології методів та модельної системи, яка містила нормальну мікрофлору організму людини та тварин. Методами математичної статистики оптимізували склад компонентів для формування покриттів функціонального призначення.