Анотація до роботи:

Ігнатова І.В. Теплостійкі полімерсилікатні композиційні матеріали на основі поліізоціанатів. – Рукопис.

Рукопис дисертації подано на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.23.05 – будівельні матеріали та вироби. – Київський національний університет будівництва і архітектури Міністерства освіти і науки України, Київ, 2006.

Встановлено можливість одержати теплостійких композиційних матеріалів з високими фізико-механічними властивостями на основі поліізоціанату за рахунок формування в системі більш теплостійких сполук: амінів, уретанів, сечовини, триізоціанурату, гідросилікатів кальцію перемінного складу, що утворюються при наявності в рецептурі значної кількості лужних сполук та активованих складових попередньо випаленої глини.

Визначено оптимальний склад та досліджено основні властивості композиції, а також досліджено властивості розроблених на її основі покриття та будівельних розчинів. Розроблені системи з температурою застосування до 200⁰С характеризуються високими фізико-механічними і експлуатаційними властивостями. Так, у віці 28 діб міцність на стиск композиції становить близько 90 МПа, на розтяг – 10 – 12 МПа. Міцність на стиск будівельних розчинів – 20 – 66 МПа. Міцність зчеплення композиції з бетонною основою перевищує 5 МПа, а розчинів становить 2,91 – 3,82 МПа. Покриття мають значення водо- та паропроникністі відповідно 0,231 – 1,313% та 0,113 – 0,908%, морозостійкості – F200 та стиранності – 0,0047 – 0,0085 г/см². Будівельні розчини мають марку за морозостійкостю F300, стираність 0,066 г/см².

1. Теоретично обґрунтовано і експериментально підтверджено можливість одержання теплостійких полімерсилікатних композиційних матеріалів на основі поліізоціанату за рахунок направленого синтезу в системі більш теплостійких сполук, що утворюють сітчасту розгалужену структуру матеріалу.

2. Показано доцільність створення в композиціях лужного середовища та введення попередньо випалених глин, ефективність дії яких залежить від їхнього хіміко-мінералогічного складу та температури випалювання. Із попередньо випалених каолінової, бентонітової та спонділової глин найбільший ефект досягається при використанні останньої, випаленої при температурі 900⁰С, за рахунок утворення в її складі, поряд з аморфізованими алюмосилікатами вільного оксиду кальцію. При температурі випалювання глини вище 920⁰С оксид кальцію взаємодіє із нестабільними алюмосилікатами і досягнутий ефект зникає.

3. Показано, що на властивості штучного каменю впливає природа мінерального отверджувача. Так, використання розчинів лугів та солей сильних кислот у композиціях на основі поліізоціанату призводить до спінення суміші та одержання матеріалів із пористою структурою. Тому для одержання щільних та теплостійких полімерсилікатних композицій на основі поліізціанату, які мають високі захисні властивості, необхідно використовувати як отверджувач та лужний компонент водний розчин солей, що утворюються з сильних лугів та слабких нерозчинних у воді кислот. Застосування розчину рідинного натрієвого скла з силікатним модулем 2,8 та густиною 1,4 г/см³ дозволяє одержати щільний та міцний камінь, оскільки при його взаємодії з поліізоціанатом утворюється малоактивна нерозчинна кремнієва кислота.

4. Розроблено та оптимізовано, за допомогою математичного методу планування експерименту, склад полімерсилікатної композиції на основі поліізоціанату, олігоефіракрилату, рідинного натрієвого скла та попередньо випаленої при температурі 900⁰С спонділової глини, дозволяє одержати ефективні покриття та будівельні розчини М200-900, які мають температуру експлуатації до 200⁰С, твердіють на повітрі та у воді і можуть застосовуватися в умовах дії НВЧ. Суміші для створення покриття та будівельних розчинів мають життєздатність відповідно 50 – 60 і 60 – 90 хв.

5. За допомогою комплексу фізико-хімічних методів досліджень встановлено, що у розробленій композиції відбувається зміщення конкуруючих реакцій у бік формування частки структур, які мають більш високу температуру розкладання, і тому підвищується теплостійкість розробленої композиції. Так, при її твердненні утворюється значна кількість сполук типу аміну, уретану, сечовини, триізоціанурату, які мають відповідно температуру руйнування 220, 270, 290 та 370⁰С, а також мінеральні новоутворення типу гідросилікатів кальцію перемінного складу. Така направленість конкуруючих реакцій пояснюється наявністю лужного середовища в системі та наявністю попередньо випаленої спонділової глини.

6. Одержано композиції та будівельні розчини, що мають високі фізико-механічні показники. Так, у віці 28 діб міцність на стиск композиції для покриття становить до 90 МПа, на розтяг – до 10 – 12 МПа. Міцність при стиску будівельних розчинів – 20 – 66 МПа. Міцність зчеплення покриття з бетонною основою перевищує 5 МПа, а розчинів становить 2,91 – 3,82 МПа. Модуль пружності як композиції, так і розчину, становить близько 4,210³ МПа. Усадка композиції для виготовлення покриття становить 1,19 – 4,56 мм/м, будівельних розчинів – 0,362 – 4,56 мм/м.

7. Встановлено, що одержані покриття та будівельні розчини мають високі експлуатаційні властивості. Так, покриття мають значення водо- та паропроникність відповідно 0,231 – 1,313% та 0,113 – 0,908%, морозостійкості – F200 та стиранності 0,0047 – 0,0085 г/см². Будівельні розчини мають марку за морозостійкостю F300, стиранність 0,066 г/см².

8. Доведено доцільність використання полімерсилікатної композиції для підсилення бетонних конструкцій. Так, при нанесенні композиції на поверхню бетонних елементів, що працюють на розтяг, підвищується граничний розтяг шарів бетону під покриттям та має місце збільшення міцності на згин на 38 – 39%. Використання зовнішнього армування у вигляді склосітки дозволяє збільшити міцність на згин на 76%.

9. Розроблений полімерсилікатний розчин М500 застосовано в промислових печах НВЧ для приклеювання теплоізоляційного шару до несучих конструкцій печей. Підтверджено технологічність розчину, а також високі його фізико-механічні характеристики в промислових умовах.

10. Виконане в промислових умовах дослідне впровадження розробленого розчину показало високу ефективність запропонованих матеріалів та дозволило одержати економічний ефект від використання 2309,4 грн. на 300 м² теплоізоляційного шару, що становить 7,7 грн. на 1 м².

Основні положення дисертації викладено у працях:

1. Мельник І.В. (Ігнатова І.В.), Шейніч Л.О. Полімерсилікатні композиції на основі поліізоціанатів з підвищеною температурою експлуатації // Материалы к 41 международному семинару “Программирование в материаловедении” (МОК'41). – Одесса: Астропринт, 2002. – С. 79.

2. Мельник І.В. (Ігнатова І.В.), Шейніч Л.О. Вплив мінеральних компонентів на властивості полімерсилікатних композицій на основі поліізоціанатів // Матеріали Всеукраїнської науково-технічної конференції “Сучасні проблеми бетону та його технології”. Будівельні конструкції: Міжвідомчий наук.-техн. зб. – К.: НДІБК, 2002. – Вип.56. – С.332-325.

3. Шейніч Л.О., Мельник І.В. (Ігнатова І.В.), Петрикова Є.М., Сорока О.О. Дослідження впливу розчинів лужних та лужноземельних з’єднань на взаємодію з поліізоціанатами // Будівельні конструкції: Міжвідомчий наук.-техн. зб. – К.: НДІБК, 2002. – Вип.57. – С. 469-472.

4. Захисна органосилікатна композиція. Деклараційний патент України №52350А, МПК 7 С04В20/10 С04В26/00 С04В28/00 / Шейніч Л.О., Мельник І.В. (Ігнатова І.В.) - №2002042977; Заявлено 12.04.2002; Опубл. 16.12.2002, Бюл. №12.

5. Шейніч Л.О., Мельник І.В. (Ігнатова І.В.), Петрикова Є.М., Сорока О.О. Поризовані полімерсилікатні матеріали на основі поліізоціанату // Вісник Придніпровської державної академії будівництва та архітектури. – Дніпропетровськ: ПДАБтаА, 2003. – № 3-5. – С. 153-155.

6. Мельник І.В. (Ігнатова І.В.), Шейніч Л.О. Оптимізація складу полімерсилікатних композицій на основі поліізоціанату та алюмосилікатного наповнювача // Материалы к 42-ому международному семинару “Моделирование и оптимизация в материаловедении” (МОК'42). – Одесса: Астропринт, 2003. – С. 72.

7. Мельник І.В. (Ігнатова І.В.), Шейніч Л.О. Захисна полімерсилікатна композиція на основі поліізоціанату та алюмосилікатного наповнювача // Будівельні конструкції: Міжвідомчий наук.-техн. зб. – К.: НДІБК, 2003. – Вип.58. – С. 255-257.

8. Мельник І.В. (Ігнатова І.В.), Петрикова Є.М. Властивості полімерсилікатних композицій з підвищеною температурою застосування // Будівельні конструкції: Міжвідомчий наук.-техн. зб. – К.: НДІБК, 2003. – Вип.59. – С. 382-390.

9. Петрикова Є.М., Мельник І.В. (Ігнатова І.В.), Шейніч Л.О. Матеріали на основі поліізоціанатів багатофункціональної дії // Строительные материалы и изделия. Всеукраинский научно-технический и производственный журнал. – 2003. – №6. – С. 19-23.

10. Шейніч Л.О., Мельник І.В. (Ігнатова І.В.), Петрикова Є.М. Полімермінеральні системи на основі поліізоціанату багатофункціональної дії // Матеріали п’ятої міжнародної науково-практичної конференції “Реконструкція житла”. – К.: Нора-прінт, 2003. – С. 161-164.

11. Ігнатова І.В., Шейніч Л.О., Петрикова Є.М. Полімерсилікатна композиція на основі поліізоціанатів з підвищеною температурою застосування // Тези доповідей 65-ої науково-практичної конференції в КНУБА м. Київ. – Частина 2 (V-VII секції). – Київ, 2004. – С.109-110.

12. Шейніч Л.О., Ігнатова І.В. Захисна полімерсилікатна композиція // Зб. наук. ст. Сталезалізобетонні конструкції: дослідження, проектування, будівництво, експлуатація. – Випуск 6. – Кривий Ріг: КТУ, 2004. – С.303-309.

13. Шейніч Л.О., Петрикова Є.М., Мірошник Т.П., Ігнатова І.В. Застосування органосилікатних систем при підсиленні бетонних конструкцій композиційними матеріалами // Будівельні конструкції: Міжвідомчий наук.-техн. зб. – К.: НДІБК, 2005. – Вип.62. – том 2 – С. 68-75.