Исследование влияния экстремально низких температур на физико-механические и эксплуатационные свойства герметизирующих материалов
ООО «Завод герметизирующих материалов» (Нижегородская область, г. Дзержинск, 606000, Россия; e-mail: abris@zgm.ru)
Рассмотрено влияние криогенных температур на физико-механические и эксплуатационные свойства неотверждаемых герметиков на основе синтетических каучуков. Проведена оценка прочности, эластичности и устойчивости герметиков к возникновению микротрещин при воздействии отрицательных температур. Показано, что после циклического воздействия температур (цикл: минус 200 °С - плюс 20 °С - минус 200 °С) не менее 5 циклов герметики серии Абрис сохраняют на исходном уровне значения таких характеристик, как гибкость и эластичность при изгибе, водопоглощение, относительное удлинение при разрыве и прочность связи с пеностеклом.
В 2020 г. Завод герметизирующих материалов отметил свой 20-летний юбилей. Сегодня это уникальное предприятие, совместившее в себе и научно-исследовательский центр, и производство. Основным направлением деятельности завода с момента создания является выпуск современных, качественных, отвечающих всем мировым требованиям систем защиты жилых и производственных зданий и сооружений от неблагоприятных факторов природного и техногенного характера. На сегодняшний день ассортимент выпускаемой продукции насчитывает более 800 наименований. Специалистами предприятия разработаны двадцать пять технических условий на выпускаемые виды герметиков. За прошедший период предприятие стало не просто лидером в своей отрасли, а можно сказать флагманом – «законодателем мод» среди отечественных производителей неотверждаемых герметиков и разработчиков технологий герметизации. Совместно с ведущими научно-исследовательскими и проектными организациями заводом был выпущен ряд нормативных документов, имеющих характер руководств, указаний и инструкций по применению, методик и материалов для проектирования. Многие решения, разработанные в научно-техническом центре завода, не имеют аналогов в России и за рубежом.
В активе завода — биоцидные, электропроводящие, радиационнозащитные, маслостойкие, трудоногорючие, стойкие в агрессивных средах, магнитные, морозостойкие и другие материалы.
Специалистами завода изучаются мировые тенденции и потребности рынка в области герметизации, что позволяет осуществлять прогнозирование потребительского спроса на продукцию предприятия и своевременно предлагать свои новинки рынку.
Так, одной из последних разработок научно-технического центра завода стали герметики в морозостойком исполнении.
Востребованность данных материалов на рынке обусловлена активным освоением арктической зоны-региона чрезвычайно богатого минерально-сырьевыми ресурсами. Тема освоения Арктики и ее природных богатств приобретает все большую актуальность как на международном и государственном уровнях, так и в различных сферах экономики.
Возможность применения в условиях Севера герметизирующих материалов, хорошо зарекомендовавших себя в умеренном климате, является актуальной проблемой современного материаловедения, так как климатические условия северных регионов (продолжительное воздействие экстремально низких температур вплоть до -60 °С и температурных перепадов с большой амплитудой до +30 °С) оказывают существенное влияние на эффективность эксплуатации герметизирующих материалов.
Специалистами завода была проведена огромная работа по повышению морозостойкости практически всех типов выпускаемых предприятием материалов и улучшению их эксплуатационных свойств.Морозостойкость полимерных герметизирующих материалов – это способность герметика сохранять первоначально заданные физико-механические показатели и эксплуатационные свойства при отрицательных температурах.
Количественно морозостойкость герметизирующего материала определяется температурой, при снижении до которой сохраняется требуемый уровень определенных физико-механических показателей (прочности, гибкости, эластичности), либо расчетным коэффициентом отношения показателя физико-механических свойств при пониженной и комнатной температурах.
Склонность полимерных материалов к растрескиванию при деформациях ниже температуры хрупкости объясняется нарастанием в образце напряжений вследствие заторможенности процессов в макромолекулярных цепях, приводящих к релаксации напряжений, и высоком наполнении массы.
При разработке рецептур морозостойких герметиков учитывали химическое строение, а также физическое состояние полимерного герметизирующего материала.
Основными путями повышения морозостойкости герметизирующих составов является пластификация низкомолекулярными полимерными веществами, пластификаторами с низкой температурой замерзания, а также использование полимеров с низкой температурой стеклования, специальных наполнителей и технологических добавок.
В процессе работы проводили экспериментальные исследования по изучению влияния отрицательных температур (от -20 до -60 ºС) на внешний вид и физико-механические свойства герметиков серии Абрис.
Оценку физико-механических показателей герметиков проводили в соответствии с требованиями нормативных документов в зависимости от вида герметизирующего материала. Результаты отдельных испытаний представлены в таблице 1:
Таблица 1 – Испытания по определению гибкости (эластичности при изгибе) герметиков серии Абрис при отрицательных температурах (до -60 °С)
Проведенные испытания показали, что состав герметиков обеспечивает устойчивость материалов Абрис к воздействию отрицательных температур независимо от толщины мастичного слоя, и герметики сохраняют гибкость (эластичность при изгибе) при температурах до -60 °С.
Ряд герметиков, в частности Абрис С-Т, уже прошли опытно-промышленную отработку в условиях Севера (Ванкорское месторождение – НПС Пурпе, Ванкорский производственный участок) в качестве герметизирующей прокладки при проведении работ по теплоизоляции трубопроводов при температуре ниже -20 °С, а также герметизации строительных конструкций при минусовых температурах.
Самоклеящаяся морозостойкая лента Абрис См-ЛБ была применена для обеспечения герметичности стыковых соединений трубопроводов в составе конструкции комплекта материалов «K-Flex для изоляции стыковых соединений». Согласно отзывам, полученным от технического директора ООО «К-Флекс», лента Абрис См-ЛБ имеет хорошую липкость к металлической поверхности, технологична в работе, удобна в применении, не требует дополнительных подготовительных операций.
На сегодняшний день высока актуальность применения герметизирующих материалов в криогенных промышленных установках, на трубопроводах, резервуарах и оборудовании по производству нефтехимии, технологических газов, на трубопроводах систем получения и транспортировки сжиженного природного газа (СПГ).
Следующим этапом разработки морозостойких материалов стала серия герметиков, предназначенных для эксплуатации в условиях экстремально низких температур до -200 °С.
Данные материалы используют для герметизации, антикоррозионной защиты, тепло-шумоизоляции строительных и металлических конструкций, для герметизации швов между изделиями из пеностекла, пенополиуретана и т.п. в конструкциях теплоизоляции криогенных трубопроводов, резервуаров и оборудования, работающих в условиях экстремально низких температур до -200 ºС.
Серия морозостойких герметизирующих материалов Абрис См разработана на базе отечественного сырья с применением специальных технологических добавок и пластификаторов.
Герметик Абрис См может выпускаться в виде пластичной или пастообразной массы.
Разработанные материалы по своим техническим характеристикам не уступают зарубежным аналогам и обладают повышенной пластичностью и липкостью к холодным поверхностям.
Материалы серии Абрис См после циклического воздействия криогенных температур в диапазоне от +30 до -200 °С сохраняют эксплуатационные свойства и физико-механические показатели (гибкость, эластичность, сцепление с подложкой) на уровне исходных показателей.
Указанные технические характеристики подтверждены циклическими испытаниями в условиях криогенных температур.
Испытания по определению стойкости герметиков марок Абрис См в штатном исполнении и Абрис Стг в трудногорючем исполнении к воздействию отрицательных температур (до -170 ºС) проводили по ГОСТ 9.507–88 п.6 Метод 1 в лаборатории полимерных материалов НИИхимии ННГУ им. Н.И. Лобачевского (г. Нижний Новгород).
В таблице 2 представлено описание методики проведения испытаний в соответствии с нормативной документацией, а на рисунке 1 – вид образцов морозостойких герметиков Абрис после выдержки при -170 ºС в течение 30 минут.
Таблица 2 – Методики проведения испытаний
Рисунок 1 – Образцы морозостойких герметиков Абрис после выдержки при -170 ºС в течение 30 минут.После воздействия экстремально низких температур на поверхности образцов не обнаружено видимых дефектов, образцы сохранили исходные пласто-эластичные характеристики и хорошее сцепление с подложкой из пеностекла.
Согласно результатам проведенных испытаний герметики марок Абрис См, Абрис См-Б, Абрис Стг и Абрис Стг-Б (ТУ 5772-003-43008408–99) устойчивы к воздействию отрицательных температур до -170 ºС.
Дополнительно были проведены испытания по определению изменений физико-механических свойств герметиков после циклического воздействия криогенных температур: -200 °С – 5 мин, нагрев до +20 ºС, затем охлаждение до -200 °С (всего пять циклов).
Испытания физико-механических свойств герметика проводили по ГОСТ 26589–94, ГОСТ 25945–87 и ГОСТ 6806–73.
По окончании испытаний было отмечено, что изменений внешнего вида при осмотре образцов герметиков Абрис См, Абрис См-Б, Абрис Стг и Абрис Стг-Б после циклического воздействия криогенных температур не наблюдается: масса однородная; покрытие на подложке из пеностекла ровное, без отслоений от подложки и видимых дефектов, трещин. У образцов сохранилась гибкость и эластичность при изгибе при температуре испытаний от +(23±5) до -(20±5) °С.
Результаты физико-механических испытаний показали, что водопоглощение и относительное удлинение при разрыве по ГОСТ 25945–87, прочность связи с пеностеклом по ГОСТ 26589–94 соответствуют исходным показателям герметика.
К преимуществам технологии применения материалов серии Абрис относятся: технологичность выполнения защиты сложных поверхностей за счет пласто-эластичных и самоклеящихся свойств материалов; повышенная трещиноустойчивость гидроизоляционной конструкции; готовность к применению, т.е. возможность использования без дополнительных подготовительных процедур; не требует сложного оборудования.
Проведенные испытания показали устойчивость материалов Абрис к воздействию экстремально низких температур, что дает возможность использовать их в криогенных промышленных установках, на трубопроводах систем получения и транспортировки сжиженного природного газа (СПГ).
Следует учесть, что все вышеуказанные результаты получены при испытании материалов серии Абрис и не могут быть использованы применительно к другим аналогичным материалам.
Оцените новость
5 из 5
рейтинг
рейтинг
2
голосов
голосов
14839
просмотров
просмотров
Понравилась новость?
Похожие новости: