Композиційні матеріали

ГІДРОГЕЛЕВІ НАНОКОМПОЗИТИ НА ОСНОВІ АЛЬГІНАТУ КАЛЬЦІЮ ТА ГЛИНИСТИХ МІНЕРАЛІВ

Катерина Самченко — 2024-06-21

Розроблено методи синтезу гелів альгінату кальцію (у вигляді гранул і волокон) та гідрогелевих композитів на основі альгінатів і глинистих мінералів (лапоніту та монтморилоніту). Структуру синтезованих гелів та композитів охарактеризовано за допомогою ІЧ-спектроскопії. Вивчено кінетику їх набухання у воді, фізіологічному розчині та фосфатному буфері, визначено притаманний їм тип дифузії за Фіком з використанням рівняння Пеппаса-Ріттера.
Сукупність сорбційних і дифузійних властивостей, притаманних синтезованим гідрогелевим композитам, зумовлює їх високий потенціал як кондиціонерів ґрунту агротехнологічного призначення, що забезпечують ремедіацію ґрунтів, забруднених токсичними речовинами і патогенними мікроорганізмами, підвищення водоутримання та аерації, а також пролонговане вивільнення препаратів для захисту рослин.

ЛАЗЕРНА ОБРОБКА КОМПОЗИТІВ НА ОСНОВІ ВУГЛЕЦЕВОГО ВОЛОКНА

Юрій Млинченко — 2024-06-21

У статті описано використання лазерного різання композитів, армованих вуглецевим волокном, у різних галузях промисловості. Серед традиційних методів обробки лазерне різання має масу переваг. Будучи безконтактним, він не зношується, більш керований, екологічно чистий і має можливість змінювати параметри обробки, що значно зменшує вплив на матеріали. Варіація типів лазерів з різними імпульсами: наносекундні, пікосекундні та фемтосекундні лазери з тривалістю імпульсу -10^-9, 10^-12 і 10^-15 секунд також істотно знижує негативний вплив на матеріал. Енергія 1 мкДж може видалити лише зовнішній шар епоксидної смоли без пошкодження волокна. Енергія імпульсу 3-4 мкДж забезпечує елімінацію багатошарових волокон, при 5 мкДж матеріал прорізається. ІЧ-лазери з менш ніж 15% поглинанням полімерною матрицею ефективно нагрівають вуглецеві волокна, тоді як УФ-лазери поглинаються переважно смоляною матрицею, пропонуючи кращий потенціал різання. Одночасне збільшення потужності та швидкості підвищує ефективність на 25%. Такі добавки, як вуглець, і оптично прозорі речовини, такі як Fabulase 361, покращують поглинання лазера. Інтеграція вуглецевих нанотрубок покращує якість різання, звужує розрізи та зменшує зони впливу тепла порівняно з невирівняними зразками.

MULTIFUNCTIONAL NANOFIBER NETWORKS FOR MARINE SELF-HEALING PROTECTIVE COATING

Юлія Янчук — 2024-06-21

Intelligent self-healing coatings are at the forefront of corrosion protection research for marine engineering globally. We present innovative approaches using functional nanofibers to create advanced self-healing coatings. One strategy employs photothermal and corrosion self-healing based on multifunctional fibers. Electrospun fibers act as templates where photothermal agents and tannic acid, a corrosion healer, form a core-shell structure. These fibers, embedded in a thermoplastic resin, yield a responsive self-healing coating. When damaged, the fibers release healing agents that react with metal ions, filling cracks. Sunlight triggers photothermal agents, healing damage within 100 seconds. Another approach combines nanofibers with corrosion indicators for visible damage detection. These fibers, integrated into an epoxy resin, release indicators upon cracking, signaling corrosion and enabling timely repairs in marine environments.

ДОСЛІДЖЕННЯ ВПЛИВУ НАНОЦЕЛЮЛОЗНОЇ ОБРОБКИ НА ГІДРОФОБІЗОВАНІ БІОПОЛІМЕРНІ МАТЕРІАЛИ

Вероніка Максимчук — 2024-06-21

Робота присвячена аналізу процесу гідрофобізації біоматеріалів, на прикладі целюлозних зразків. Предметом дослідження є сам процес гідрофобізації целюлози. Об’єктом дослідження є целюлоза. Метою вивчення є аналіз впливу різних гідрофобізаторів на целюлозні зразки, оброблені наноцелюлозою. Встановлено, що ефективність гідрофобізаторів різних марок залежить від типу матеріалу: гідрофобізатор АМЕО виявився менш ефективним для бавовняних зразків, тоді як гідрофобізатор 1107 показав кращі результати. Наведено обставини, що можуть обмежувати ефективність обробки наноцелюлозою, включаючи характеристики самої структури наноцелюлози та можливі формування агломератів, які призводять до збільшення гідрофільних властивостей зразка.

ЗМОЧУВАННЯ ТЕКСТУРОВАНИХ ПОВЕРХОНЬ З ПОЛІДИМЕТИЛСИЛОКСАНУ

Ангеліна Лебеденко — 2024-06-21

Зразки поверхонь полідиметилсилоксану платинового отвердження були синтезовані шляхом поліконденсації на алюмінієвому шаблоні, зберігаючи геометрію шаблону на поверхні полімеру з високою точністю, включаючи артефакти текстурування, залишені фемтосекундним лазером. Змочуваність поверхні досліджували за допомогою рідин з низьким поверхневим натягом. Текстуровані поверхні демонстрували помітні відштовхуючі властивості вище 43 мН/м, що пов'язано з досягненням стану змочування за Кассі. Зі зменшенням поверхневого натягу стан Кассі переходить у стан Венцеля. Цей перехід підкреслює динамічну поведінку змочування текстурованих поверхонь, що має вирішальне значення для застосувань, які вимагають індивідуальних властивостей змочування. Реплікація особливостей поверхні з шаблону підкреслює точність методу синтезу, пропонуючи можливості для контрольованої інженерії поверхні в різних галузях, включаючи мікрофлюїдику, біомедичні пристрої та антиобростаючі покриття.

ВПЛИВ КОНЦЕНТРАЦІЇ ДИСПЕРСІЇ НА ЕКСПЛУАТАЦІЙНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЛАКОФАРБОВИХ ПОКРИТТІВ

Анастасія Пустовіт — 2024-06-21

Дослідження присвячено вивченню впливу концентрації акрилової дисперсії (24%, 40%, 70%) на експлуатаційні характеристики полімерних покриттів для деревини. Властивості матеріалу були ретельно оцінені в різних концентраціях, щоб визначити оптимальне співвідношення, що сприяє досягненню найкращих результатів покриття. Експерименти були ретельно сплановані, щоб розпізнати нюанси впливу кожної концентрації на якість покриття та довготривалу довговічність. Багатство даних, отриманих в результаті цих досліджень, не тільки допоможе вдосконалити технології обробки деревини, але й підвищити загальні стандарти якості кінцевого продукту. Завдяки глибшому розумінню взаємозв'язку між рівнем концентрації та якістю покриття можна досягти прогресу в методології обробки деревини, що призведе до підвищення довговічності та естетичної привабливості дерев'яних виробів.

ГІДРОФОБІЗАЦІЯ ЦЕЛЮЛОЗИ

Ольга Бакумович — 2024-06-21

Останнім часом біоосновні матеріали набувають популярності в широкому діапазоні галузей. Одним з таких матеріалів є целюлоза, оскільки вона недорога та широко доступна, має високу механічну міцність, біологічно розкладається та є біосумісною. Робота присвячена дослідженню процесу гідрофобізації біоматеріалів на прикладі зразків целлюлози. Предметом дослідження є процес гідрофобізації. Об’єктом дослідження є целюлоза. Метою дослідження було проведення гідрофобізації целюлози на прикладі 3-х зразків - бавовни та фільтрувального паперу двох видів, та проаналізувати вплив гідрофобізаторів марок АМЕО, 1175 і 1107 на целюлозні матеріали. Результати показали, що гідрофобізатор марки 1175 є найбільш оптимальним для застосування у виробництві гідрофобних целлюлозних матеріалів. Зокрема, гідрофобізатор Амео продемонстрував задовільні результати на зразках бавовни, а гідрофобізатор 1107 виявився найменш ефективним.

ДОСЛІДЖЕННЯ ВПЛИВУ НАНОЧАСТИНОК НА ГІДРОФОБНІ ВЛАСТИВОСТІ ПОКРИТТІВ

Анна Білоусова — 2024-06-21

Для створення супергідрофобних поверхонь часто використовують дорогі фторовмісні або силанові сполуки, а багато методів потребують спеціального обладнання, суворих умов і тривалих процесів, що ускладнює їх застосування на широкій основі. В статті представлено одностадійний метод синтезу наночастинок ZnO та ZnO-SiO₂, який є екологічно чистим і безпечним, забезпечуючи практичний підхід до широкомасштабного виробництва супергідрофобних поверхонь. Метою дослідження було проаналізувати вплив різного вмісту синтезованих частинок ZnO та ZnO-SiO₂ та частинок TiO₂, SiO₂ на гідрофобні властивості покриттів. Виявлено, що покриття з додаванням лише частинок ZnO демонструє кут змочування лише 74,8°, що не відповідає критерію гідрофобності. Водночас, кут змочування в покриттів з наночастинками ZnO-SiO₂ досягає 152,5°, що свідчить про супергідрофобность покриття.

ВИКОРИСТАННЯ ВТОРИННОГО ПОЛІСТИРОЛУ ЯК МАТРИЦІ ПОЛІМЕРНОГО КОМПОЗИЦІЙНОГО МАТЕРІАЛУ

Ярослав Лесик — 2024-06-21

Використання вторинного полістиролу і зокрема його різновиду пінополістиролу (ППС) як матриці полімерних композиційних матеріалів є перспективним способом зменшення відходів ППС та створення нових продуктів з цінними властивостями. В статті наведено огляд можливих шляхів використання матеріалів з використанням вторинного ППС.

ОДНОЕТАПНЕ ОТРИМАННЯ БІОРОЗКЛАДНОГО ВОЛОКНИСТОГО МАТЕРІАЛУ НА ОСНОВІ ПОЛІЛАКТИДУ

Денис Віталійович Баклан — 2024-06-21

У роботі продемонстровано отримання нетканого матеріалу за допомогою методу прядіння з видуванням розчину. Суть методу полягає у поєднанні двох паралельних концентричних потоків: полімеру, розчиненого в летючому розчиннику, і повітря під тиском, який обтікає розчин полімеру, створюючи волокна, що осаджуються в напрямку потоку, що дає змогу осаджувати волокна як на пласкі, так і на непласкі підкладки. У результаті отримано біорозкладні гідрофобні матеріли на основі PLA, кут змочування водою який складає до 140 град. Показано, що оптимальна щільність матеріалу складає 1-2 г/м². Отриманий матеріал є стійким до розчинників, масел та води, що відкриває перспективні напрямки застосування у якості фільтраційних матеріалів з можливістю біорозкладання для зниження вуглецевого сліду, а також у якості біосумісного матеріалу у якості носія медичних препаратів при тампонуванні ран.

РЕАКЦІЙНОЗДАТНІ ПРОТОННІ ІОННІ РІДИНИ НА ОСНОВІ СУМІШІ ОЛІГОМЕРНИХ СИЛСЕСКВІОКСАНІВ, ЩО МІСТИТЬ В ОРГАНІЧНОМУ ОБРАМЛЕННІ ТРЕТИННІ АМІНОГРУПИ І ГІДРОКСИЛЬНІ ГРУПИ

Мар'яна Гуменна — 2024-06-21

Розроблено метод синтезу реакційноздатних протонних олігомерних іонних рідин (ОІР) нейтралізацією суміші олігомерних силсесквіоксанів, що містять в органічному обрамленні третинні аміногрупи та первинні і вторинні гідроксильні групи (OSS(N+OH)) низькомолекулярними етан- або п-толуолсульфокислотою. Будова отриманих сполук досліджена методами ІЧ- та ¹Н ЯМР спектроскопії. Згідно даних ДСК, обидві синтезовані ОІР є аморфними зі значеннями температури склування аморфної фази (Т_g) нижче 0^оС. Величина провідності (σ_dc) ОІР досліджена методом діелектричної релаксаційної спектроскопії (ДРС) в безводних умовах в області 20 – 100 ^оС неістотно підвищується при заміні ароматичного п-толуолсульфонат аніону на аліфатичний етансульфонат аніон і досягає 3,2·10^-4 См/см за температури 100^оС. Наявність реакційноздатних гідроксильних груп в отриманих ОІР відкриває можливості їх використання як нанонаповнювачів здатних ковалентно зв’язуватися з полімерною матрицею. Досягнуті величини протонної провідності роблять синтезовані сполуки перспективними для створення протонообмінних мембран для паливних комірок з температурою експлуатації вище 100^оС в безводних умовах.

ВИЗНАЧЕННЯ ПАРАМЕТРІВ РОЗЧИННОСТІ ХАНСЕНА ДЛЯ ПОЛІЛАКТИДУ

Влада Лазаренко — 2024-06-21

У даній роботі було досліджено параметри розчинності Хансена для полілактиду, як представника біорозкладного та біоосновного полімеру. Отримані значення дають можливість, користуючись теорією Хансена, прогнозувати ступінь розчинення полімерів конкретному розчиннику або прогнозувати взаємодію та сумісність системи полімер-пластифікатор для подальшого підбору компонентів композиції, наприклад, рецептур фарб або пластиків. У результаті, було отримано параметри Хансена для поліктиду, що складають δD = 16,9, δP = 10,2, δH = 6,5, R₀ = 6,1. Порівняння отриманих значень з літературними експериментальними та прогнозованими за допомогою моделювання співпадають, але у даному дослідженні полярна компонента є більш вищою, що пояснюється різним походженням полімеру, а саме співвідношення кристалічного та аморфного. Було підібрано розчинник для полілактиду, що буде найбільш стабільним для даної марки – дихлорметан, але сумісним є також тетрагідрофуран.

ДОСЛІДЖЕННЯ ВПЛИВУ ПЛАСТИФІКАТОРА НА ЕКСПЛУАТАЦІЙНІ ВЛАСТИВОСТІ ФАРБ

Вікторія Євпак — 2024-06-21

У ході проведених досліджень встановлено, що зміна концентрації пластифікатора має значний вплив на експлуатаційні характеристики покриттів, виготовлених на основі вододисперсійних стирол-акрилових фарб. Досліджувалася концентрація пластифікатора в діапазоні від 2 до 5 мас.% при використанні трьох різних водних дисперсій полімерів. В рамках експерименту визначалися такі параметри, як еластичність, міцність на розрив вільних плівок та адгезійна міцність покриттів до підкладок різної природи.

Встановлено, що оптимальні властивості по всім дослідженим показникам проявляють фарби на основі водної дисперсії Agapol 21N при вмісті пластифікатора у діапазоні 3-4 мас.%. Це вказує на важливість точного дозування пластифікатора для досягнення найкращих характеристик покриттів з точки зору їх експлуатаційних властивостей.

РОЛЬ ПОЛІМЕРНИХ В'ЯЖУЧИХ У ВИГОТОВЛЕННІ ПІРОТЕХНІЧНИХ КОМПОЗИЦІЙ

Андрій Ульяненко — 2024-06-21

Сучасна піротехніка є частиною прикладної хімії і займається приготуванням і вивченням різних хімічних речовин і сполук, які при горінні утворюють вітрові пожежі і дим, а також виробляють запалювальні і освітлювальні ефекти або створюють звукові ефекти.
Пожежна сигналізація у військовій справі на сьогоднішній день має широке застосування (ведення переговорів за допомогою спалахів азбуки Морзе, сигналізація кольоровими вогнями тощо). Але, в основному, розвиток військової піротехніки йшов по шляху вивчення і використання запалювальних речовин.
Піротехнічні засоби не повинні бути небезпечними при поводженні та зберіганні. Ефект, який вони справляють, не повинен погіршуватися після тривалого зберігання.
Матеріали, що використовуються для виготовлення піротехнічних засобів, повинні бути максимально бездефіцитними. Технологічний процес виготовлення повинен бути простим, безпечним і таким, що допускає механізацію та автоматизацію виробництва.
Основною метою даної роботи є огляд полімерних в'яжучих речовин, що застосовуються для виготовлення піротехнічних сумішей, та виявлення нових шляхів їх використання.

ВОДОВІДШТОВХУВАННЯ ТЕМПЛАТІВ НА ОСНОВІ ПОЛІЕТИЛЕНУ ВИСОКОГО ТИСКУ

Артем Наумчик — 2024-06-21

В роботі досліджено формування водовідштовхувальних властивостей текстури на поверхні поліетилену, яка одержується методом гарячого пресування. Показано, що використовуючи в якості шаблону металевий алюміній марки 7500 розігрітий до температури 105-110 °С, при пресуванні поліетиленової плівки, на її поверхні одержуються регулярні рівномірні текстури відповідно до геометрії шаблону. Сформовані елементи поверхневої структури мали форму трапеції з висотою 22 мкм, верхньою основною 11 мкм та періодом 55 мкм. Наявність такої структури на поверхні дозволила досягти підвищення відштовхування рідин поверхнею у порівнянні з вихідною пласкою поверхнею поліетилену. Зокрема, зафіксовано підвищення кутів змочування вище ніж на 40° тестовими рідинами в діапазоні значень поверхневого натягу від 39,1 до 72.5 мН/м.

ВИКОРИСТАННЯ ПЕРЛІТУ ТА ЦЕОЛІТУ ЯК НАПОВНЮВАЧІВ АКРИЛОВИХ КОМПОЗИТІВ

Мельник Любов — 2024-06-21

Метою роботи стало дослідження особливостей практичного використання попутніх продуктів видобутку вулканічних порід Закарпаття як наповнювачів полімерних композитів із застосуванням водної дисперсії акрилового полімеру як зв’язуючого. Встановлено особливості використання перліту та цеоліту як наповнювачів при варіюванні їх концентрацій в інтервалі 65-90 мас. % для виготовлення композиційних матеріалів на основі акрилової водної дисперсії Policril 590 як матриці. Формування структури композитів з перлітом та цеолітом пов’язано з особливостями їх взаємодії з Policril 590. Це проявляються у відмінностях порової структури композитів при зміні концентрації наповнювачів (65-90 мас.%) та підтверджується виявленими закономірностями змін показників водопоглинання та густини. Зроблено висновки про ефективність використання досліджуваних наповнювачів як фактору регулювання показників властивостей композиту.

КОМПОЗИТИ НА ОСНОВІ ПОЛІУРЕТАНУ ДЛЯ ВИРОБНИЦТВА БІОМЕДИЧНИХ МАТЕРІАЛІВ

Ірина Щастна — 2024-06-21

Поліуретани (ПУ) – клас синтетичних полімерів, що знайшли широке застосування в різних галузях промисловості. У статті подано огляд методів синтезу ПУ, зокрема реакції між діізоціанатами та поліолами. Описано роль жорстких та м’яких сегментів у структурі ПУ, а також вплив молекулярної маси поліолів на властивості кінцевого продукту. Наведено приклади модифікацій ПУ для забезпечення антибактеріальних та протиобрастаючих властивостей. Показано, що введення біосумісних компонентів, таких як хітозан та гепарин, дозволяє отримувати ПУ покриття з покращеними характеристиками для біомедичного застосування.

ВИГОТОВЛЕННЯ КОМПОЗИТНИХ ПЛАСТИН НА ОСНОВІ ВУГЛЕТКАНИНИ ТА СКЛОМАТА

Сергій Фирса — 2024-06-21

У роботі наведено технологію виготовлення пластин з полімерних композиційних матеріалів на основі епоксидної смоли та двох видів наповнювача (скломат та вуглетканина). Та представлено результати їх дослідження по визначенню міцності на згин.

КОРОЗІЙНА СТІЙКІСТЬ БІФРАКЦІЙНИХ ТЕКСТУРОВАНИХ ПОКРИТІВ

Денис Баклан — 2024-06-21

У дослідженні вивчали стійкість мікро- та нанотекстурованих покриттів до корозійних середовищ та занурення у воду. Покриття виготовлено з використанням модифікованих мікрочастинок карбонату кальцію та оброблених наночастинок колоїдного кремнезему. У цій роботі для вивчення механізму деградації полімерних покриттів у корозійних середовищах використано електрохімічні методи, такі як спектроскопія електрохімічного імпедансу та вимірювання потенціодинамічних поляризаційних кривих. Композитне покриття, як показало це дослідження, демонструє стабільну водонепроникність і стійкість до корозії під впливом агресивних середовищ. Такі перспективні властивості сприятливо позиціонують покриття для різних практичних застосувань.

ОДЕРЖАННЯ ТЕКСТУРОВАНИХ ПОВЕРХОНЬ ГУМИ НА ОСНОВІ ЕПДМ КАУЧУКІВ З ВИКОРИСТАННЯ МЕТАЛЕВИХ ШАБЛОНІВ

Володимир Страшенко — 2024-06-21

Предметом дослідження є синтетично створенні текстуровані поверхні із металу та гуми. В якості об’єкта дослідження виступає водовідштовхувальні властивості зразків які були виготовлені темплатним методом. Дослідження властивості відбувалося за допомогою визначення кута змочування текстурованих поверхонь, який досліджувався за допомогою оптичної мікроскопії. В якості основного матеріалу обрано етилен-пропліеновий каучук. При цьому в якості шаблону використовувався металевий шаблон. Також використовуючи цей метод встановлено його поверхню при використанні темплатаного методу виготовлення зразків. Описано поверхні які утворилися та кількісно встановлено зміну кута змочування при текстуровані поверхні. Описано один із можливих способів які можна використовувати при масштабуванні виготовленні текстурованих поверхонь. Додатково вказано позитивні та негативні сторони даного процесу.

ДОСЛІДЖЕННЯ ВПЛИВУ, РОЗМІРУ ЧАСТИНОК, ПОКАЗНИКА ЗАЛОМЛЕННЯ, ОБ’ЄМНОЇ КОНЦЕНТРАЦІЇ ПІГМЕНТУ ПІГМЕНТА ТА НАПОВНЮВАЧА НА ПОКРИВНІСТЬ ВОДОДИСПЕРСНИХ ФАРБ

Василь Солдатенков — 2024-06-21

Робота присвячена встановленню шляхів покращення покривної здатності воднодисперсійних лакофарбових матеріалів за рахунок варіювання розміру частинок наповнювачів та пігментів, їх показника заломлення та об’ємного вмісту в покритті.

Показано, що зменшення розміру частинок, збільшення їх показника заломлення призводить до збільшення покривної здатності латексної фарби. Виявлено, що незалежно від природи наповнювача (пігменту), збільшення об’ємної концентрації пігменту вододисперсної фарби підвищує її перекривну здатність. В результаті обрахунків знайдено залежності зростання перекривної здатності фарби від її об’ємної концентрації пігменту, при чому для пігменту діоксиду титану рутильної модифікації це зростання виражається у логарифмічній формі, а для карбоната кальцію у експоненційній.

Результати роботи ілюструють вплив вказаинх вище факторів і можуть бути корисними при розробці рецептур нових лакофарбових композицій на водній основі.

ВИКОРИСТАННЯ ВІДПРАЦЬОВАНОГО СОРБЕНТУ В ТЕХНОЛОГІЇ ВИРОБНИЦТВА КЕРАМЗИТОВОГО ГРАВІЮ

Антоніна Бондарєва — 2024-06-21

Актуальність роботи зумовлена необхідністю розширення сировинної бази для виробництва керамзитового гравію. Запропоновано використання відпрацьованого силікатного залізовмісного сорбенту, як одного з компонентів керамзитової шихти. В якості базового складу керамічної маси використовували червону та спонділову глину (Київська обл.) у співвідношенні 3:2. Відпрацьований сорбент додавали до шихти у кількості 15 мас.% для корегування хімічного складу та властивостей керамічної маси. Формування гранул керамзитового гравію проводили пластичним способом (формувальна вологість 20,5 %) з використанням лабораторного екструдера. Досліджено процес спучування зразків в інтервалі температур 1100 – 1150 ⁰С. Встановлено, що додавання відпрацьованого сорбенту дозволяє знизити температуру спучування до 1125 ⁰С та скоротити тривалість процесу до 5 хв.

ІННОВАЦІЙНІ МЕТОДИ ВИПАЛУ КЛІНКЕРНОЇ ЦЕГЛИ

Олександра Богаткова — 2024-06-21

Серед великого асортименту виробів будівельної кераміки клінкерна цегла відрізняється своїми експлуатаційними характеристиками (високою міцністю, довговічністю, стійкістю до впливу атмосферних опадів) та естетичністю. Зважаючи на широке застосування її при будівництві різних споруд, облицюванні фасадів та мощенні доріг, актуальним є дослідження, направлені на пошук альтернативних, більш економічних та екологічних у порівнянні із традиційними, методів випалу керамічної цегли. Метою даної роботи було проведення огляду сучасних інформаційних джерел щодо інноваційних методів випалу керамічної цегли та аналіз їх переваг та недоліків. Розглянуто електроіндукційний та мікрохвильовий способи випалу виробів будівельної кераміки та показана перспективність їх застосування при виготовленні клінкерної цегли. Незважаючи на значні переваги (швидкість, менша енергоємкість та екологічність) існують також недоліки, зокрема, дороговизна обладнання та складність масштабування запропонованих технологій на сучасних керамічних заводах. Не дивлячись на це, на сьогоднішній день окремі керамічні підприємства Німеччини та Італії впроваджують розглянуті в роботи інноваційні методи випалу клінкерної цегли.

ГІДРОТЕРМАЛЬНИЙ МЕТОД ВИГОТОВЛЕННЯ СКЛОСУМІШІ З ВИКОРИСТАННЯ ВИСОКОКРЕМНЕЗІСТНОЇ СИРОВИНИ

Nataliya Zhdanyuk — 2024-06-21

У роботі обґрунтовано можливість розширення сировинної бази скляного виробництва за рахунок використання висококремнеземної сировини – трепелу. Основний компонент скла SiO₂ вноситься в шихту за рахунок аморфного кремнезему, що міститься в трепелеы. Шихту готували гідротермальним методом. Автоклавну обробку шихти проводили при температурі 180°С протягом 4 годин при тиску 0,5 МПа з використанням Na₂CO₃. Термічний аналіз звичайної шихти показав, що реакції дегідратації тривають до 200°С, тоді як для гідротермічної шихти дегідратація відбувається до 500°С, що пояснюється виділенням хімічно зв'язаної води силоксанових, силанольних і силандіольних груп. Дані XRD підтверджують, що гідротермальна шихта при температурі 1000°C практично повністю аморфізована, а при 1200°C всі рефлекси відсутні, що свідчить про 100% склоподібний стан. Використання гідротермічної шихти дозволяє знизити температуру плавлення скла на 200°С.

ЕМІСІЙНІ ВЛАСИВОСТІ СКЛА З ТВЕРДИМ ПІРОЛІТИЧНИМ ПОКРИТТЯМ ПРИ ПІДВИЩЕНИХ ТЕМПЕРАТУРАХ

Катерина Карпюк — 2024-06-21

В роботі досліджено особливості процесу теплової емісії в оточуюче середовище поверхні скла, вкритої твердим піролітичним покриттям на основі SnO₂. Отримані за контактним (кондуктивним) та безконтактним (пірометричним) методами результати порівнювали зі здатністю до теплової емісії звичайного силікатного скла та поверхні енергозберігаючого скла, яка не містила покриття. Встановлено, що за підвищених температур в інтервалі від 50 ℃ до 500 ℃ емісійна здатність твердого піролітичного покриття зберігається на низькому рівні, та характеризується низьким коефіцієнтом емісії в межах ε_к=0,2…0,4, про що свідчать отримані дані температури його поверхні, отримані пірометричним методом в процесі охолодження зразків від температури 500 ℃ до 50 ℃. Рекомендовано, у випадку застосування низькоемісійного скла з електропровідним прозорим покриттям в конструкціях ІЧ-випромінювачів, розташовувати сторону скла з піролітичним покриттям в напрямку протилежному від напряму обігріву, що викликано максимальним коефіцієнтом емісії в IRC-діапазоні саме зі сторони, яка не містить покриття.

ТЕРМОЗАХИСНІ КЕРАМІЧНІ ПОКРИТТЯ НА ОСНОВІ ОКСИДУ ЦИРКОНІЮ

Ольга Фоменко — 2024-06-21

Одержання термозахисних керамічних покриттів для захисту металічних деталей, які використовуються в умовах високих температур, зокрема, у енергетичній та аерокосмічній галузях, є одним із важливих завдань неорганічного матеріалознавства. Найпоширенішими серед них є матеріали на основі оксиду цирконію, наприклад, ZrO₂-Y₂O₃. Незважаючи на їх широке використання, наразі багато уваги приділяється розробці покриттів, які містять крім вказаних оксидів сполуки інших рідкоземельних металів. Метою даної роботи було проведення огляду сучасної наукової літератури щодо впливу різних модифікаторів на експлуатаційні властивості захисних керамічних покриттів. Розглянуто переваги та недоліки легування оксиду цирконію різними рідкоземельними металами. Встановлено, що додавання таких оксидів, як CeO₂, Yb₂O₃, Er₂O₃, Gd₂O₃, до складу покриттів на основі ZrO₂ призводить до значного зменшення теплопровідності, підвищення термічної та корозійної стійкості покриттів. Приведені дані вказують на перспективність проведення досліджень, спрямованих на одержання термозахисних керамічних покриттів і потребують подальшого вивчення. Показано, що для підвищення термічної стійкості, в’язкості та фазової стабільності таких покриттів розробляють матеріали нового покоління на основі танталатів.

ЯВИЩЕ МАГНЕТИЗМУ У ЗАЛІЗОВМІСНИХ СТЕКЛАХ

Наталія Жданюк — 2024-06-21

Предметом дослідження є розплави силікатів, що утворюють скло, яке після кристалізації може набувати магнітні властивості. За основу було взяте силікатне скло, що містить велику кількість оксидів заліза. Для вибору вірогідного подальшого хімічного складу були проаналізовані діаграми стану систем, що вміщують оксиди SiO₂, FeO, CaO,MgO,Al₂O₃. Були апробовані склади, що відповідають мінімальній евтектичній температурі. Було синтезовано 5 зразків стекол. Для зниження температури варіння були додані матричні легкоплавкі стекла системи Al₂O₃–B₂O₃–K₂O. Варіння скла відбувалося при температурі 1300°С протягом 2 годин. Одержані стекла досліджувалися методом диференціального термічного аналізу. Встановлена схильність стекол до кристалізації. За результатами рентгенофазового аналізу констатується утворення після кристалізації мінералу магнетит, який обумовлює появу магнітних властивостей. Це підтверджується запропонованим новим методом дослідження за допомогою Q-метра.

THE CERAMIC-LIKE SYNTHETIC COMPOSITE BASED ON FE/MN OXIDES AND MNCO3 AS ADSORBENT FOR THE REMOVAL OF TOXIC ANIONS, SUCH AS ARSENITE AND SELENITE

Natalia Chubar — 2024-06-21

This work presents the synthesis and characterization of the ceramic-like inorganic composites based on Fe/Mn oxides and Mn(II) carbonate, and explores their application in adsorptive removal of toxic anions from water. The composites of several Fe-to-Mn ratios were prepared via the urea-supported hydrothermal precipitation approach and further treated at 80 and 300 ^oC. The obtained materials were tested for their adsorptive removal of the list of target (for water treatment) anions. The sample having the best performance (the greatest affinity for) to arsenite (H₃AsO₃) and selenite (HSeO₃⁻) was chosen and further investigated as anion exchanger for these anions. The molecular-mechanism of As(III) and Se(IV) adsorption was studied by a number of spectroscopic methods. The possibility of using the best composite sample (based on Fe³⁺/Mn³⁺ oxides and MnCO₃) under dynamic adsorption conditions (industrial choice of adsorption technology) was confirmed by testing the material performance in adsorption columns.

Acknowledgement

This work was funded by the King Abdullah University of Science and Technology (KAUST), Saudi Arabia, via the Global Collaborative Research program (award № KUK-C1-017-12 to Utrecht University). The EXAFS/XANES research at the European Synchrotron Radiation Facility (ESRF) at the Dutch-Belgian beamline (DUBBLE) was financed by Dutch Research Council (NWO) in 2011.

ЛЕГКОПЛАВКІ ПОЛИВИ НА ОСНОВІ МІСЦЕВИХ СИРОВИННИХ МАТЕРІАЛІВ З ВИКОРИСТАННЯМ ВТОРИННИХ РЕСУРСІВ

Лариса Спасьонова — 2024-06-21

Анотація. Поливи є декоративним покриттям на поверхні керамічних виробів. Покриваючи кераміку тонким склоподібним шаром, створюють додатковий захист на лицьовій або експлуатованій поверхні матеріалу. Глазурування підвищує довговічність кераміки, твердість, морозостійкість, опір агресивним середовищам, знижує водопоглинання, а також дозволяє змінювати зовнішній вигляд кераміки: колір, фактуру, рельєф. Завдяки застосуванню полив у керамічній промисловості значно розширено асортимент продукції.

Вивчено можливість отримання легкоплавких нефритованих покриттів полив для керамічної плитки з використанням відходів скловиробництва - суміші віконного і тарного скла, білоглиноземистих відходів і трепелу. Досліджувані глазурні покриття містили склобою (40-60 %), глиноземовмісних відходів (7-14 %), трепелу (25-30 %) і технічної бури (1-10 %), які випалювались при температурі 900-1020 ^оС. Досліджено вплив складу сировинного матеріалу на в᾽язкість, температурний режим випалу глазурі, термічну стійкість, коефіцієнт термічного розширення та морозостійкість виробів і зроблено висновок про можливість отримання легкоплавких блискучих глазурованих покриттів на основі склобою з додаванням глиноземовмісних відходів і трепелу.

ОГЛЯД ОСТАННІХ ДОСЯГНЕНЬ В ОБЛАСТІ ІОНООБМІННОГО ЗМІЦНЕННЯ СКЛА

Ihor Pylypenko — 2024-06-21

Хімічне зміцнення скла – це передовий метод, який суттєво покращує міцність та стійкість скляних виробів до механічних пошкоджень. Цей процес ґрунтується на генеруванні стискаючих напружень на поверхні скла за допомогою іонного обміну. Найпоширеніший метод передбачає заміну іонів натрію в склі на іони більшого розміру, такі як калій. Завдяки цьому скло стає значно стійкішим до подряпин, ударів та інших видів деформації. Хімічно зміцнене скло знаходить широке застосування в різних галузях промисловості, зокрема в авіаційній, автомобільній, будівельній та електронній. Його використовують для виготовлення екранів мобільних пристроїв та інших елементів, де критично важливими є стійкість до пошкоджень та надійність. Незважаючи на значний прогрес у цій сфері, дослідники продовжують працювати над вдосконаленням методів хімічного зміцнення. До актуальних напрямків досліджень належать: оптимізація складів стекол, вдосконалення хімії розплавів солей та розробка нових економічно ефективних методів хімічного модифікування.

КАРБОНІЗАЦІЯ БЕТОНУ: ПРИЧИНИ, НАСЛІДКИ, ДІАГНОСТИКА

Олексій Сікорський — 2024-06-21

Карбонізація бетону – це поступовий і необоротний процес, який відбувається між вуглекслим газом із повітря з водою, яка міститься у порах бетону. В процесі отримання залізобетону відбувається реакція гідратації цементу внаслідок якої утворюється гідроксид кальцію, за рахунок якого водневий показник показує рН близький до 12,5 а це доволі лужне середовище. В такому середовищі процеси корозії арматури пасивуються. Процес карбонізацї плавно мігрує до арматури із границі поділу фаз бетон-повітря. Водневий показник карбонізованого бетону зменшується до дев’яти, що порушує інертність сталі і запускає процеси іржавіння. Сталева арматура при іржавленні збільшується в обємі, що з часом призводить до руйнування поверхневого шару бетону через надмірні внутрішні напруги. Дана робота присвячена дослідженню причин виникнення карбонізації бетону, наслідкам цього процесу та діагностиці даного явища. В тезах також висвітлена актуальність проблеми забезпечення довговічності залізобетонних конструкцій.

ГІДРОФОБІЗУЮЧА ДОБАВКА НА ОСНОВІ ЖИРОВМІСНИХ ВІДХОДІВ

Yurii Kovalenko — 2024-06-21

В даній роботі представлено результати дослідження розробленої гідрофобізуючої добавки на основі жировмісних комунальних відходів, а саме - відпрацьованої рослинної олії. Досліджено вплив даної добавки на фізико-механічні властивості цементного тіста та цементного каменю. За отриманими результатами, встановлено, що добавку можна застосовувати в якості пластифікатора-водоредуктора для цементів та бетонів, що дозволяє зменшує їх гігроскопічність, при концентраціях до 0,2 мас. % включно. При застосуванні добавки в межах оптимальних концентрацій можна досягти зменшення водопотреби на 4-10 %, або збільшення рухливості розчинових сумішей на 49-67 %, пришвидшення тверднення в ранні терміни та збільшення 28-добової міцності на 11-23 %, а також зменшення гігроскопічності цементу на 8-30 %.

ДИСПЕРСНО-АРМОВАНІ КОМПОЗИТИ НА ОСНОВІ НЕОРГАНІЧНИХ В’ЯЖУЧИХ З ВИСОКОЮ УДАРНОЮ МІЦНІСТЮ

Глуховський Владислав — 2024-06-21

Розвиток технологій поводження з екологічно-небезпечними та токсичними відходами передбачає реалізацію наступних цілей: - створення парку транспортно-захисних контейнерів, які забезпечують можливість контейнеризації небезпечних речовин в місцях їхнього теперішнього зберігання; - організацію безпечного транспортування небезпечних речовин; - організацію довгострокового безпечного їхнього зберігання на територіях спеціально облаштованих полігонів.

Використання у якості основного конструкційного матеріалу бетону на основі портландцементу забезпечує необхідний рівень економічної ефективності. Але низьки властивості бетонів при сприйнятті ударних та динамічних навантажень обумовлює необхідність додаткового дисперсного армування.

Метою представлених досліджень є встановлення залежності ударної міцності композицій на основі неорганічних в'яжучих і мінеральних волокон від їхнього якісного і кількісного складу і умов твердіння та встановлення можливості використання цих композицій для виготовлення транспортно-захисних контейнерів.

У якості моделі для визначення напруг, які виникають у конструкційних елементах контейнера при ударних навантаження, обраний транспортно – захисний контейнер КТЗ-3,2 для твердих радіоактивних відходів та методика випробування контейнера в аварійних умовах експлуатації.

КЕРАМІЧНІ КОМПОЗИТИ НА ОСНОВІ РІЗНОВИДІВ ШАМОТУ

Вікторія Пахомова — 2024-06-21

В роботі наведено результати досліджень виробництва керамічних композитів на основі надзвичайно опріснених мас. Об’єктами дослідження були обрані композиції видів шамотів, які виконували функцію армуючої речовини, а рідкого скла – функцію сполучної речовини – матриці. Композитні зразки для роботи виготовляли методом напівсухого пресування з наступним структурним зміцненням – випалом у тривалому та високошвидкісному режимах. Методика роботи включала в себе комплекс хімічних і рентгеноструктурних аналізів силікатних матеріалів і стандартизоване випробування кераміки і композитів. Показано особливості хімічного та фазового складу різновидів шамотних глин та їх характеристики при випалюванні. Встановлено ефективність використання складу різновидів шамотів для регулювання фізико-механічних показників, у тому числі мінімізації усадки як чинника деформаційного протікання виробів.

ЗАЛІЗОБЕТОННІ КОНСТРУКЦІЇ: ДОПОМІЖНІ ЦЕМЕНТУЮЧІ МАТЕРІАЛИ. ОГЛЯД

Світлана Коваленко — 2024-06-21

Залізобетонні конструкції все більше охоплюють сфери впливу будівництва об’єктів промисловості та інфраструктури кожної країни. Але їх використання супроводжується й поглибленням проблем щодо працездатності, найвагоміша серед яких– структурна деградація під впливом умов експлуатації, а саме: погіршення механічних характеристик та характеристик міцності, розтріскування бетону, корозія сталевої арматури. Термін служби залізобетонних конструктивних елементів визначається якістю бетону та стійкістю проти корозії арматури, пов’язуючи між собою в залежність механічні властивості, руйнування та втомну довговічність. Все це обумовило визначення коло основних проблемних питань, серед яких найактуальніша – вдосконалення компонентного складу бетону. В статті узагальнено основні моменти та наведено результати роботи, отримані науковцями щодо цього питання.

КОМП’ЮТЕРНІ РОЗРАХУНКИ СИРОВИННИХ СУМІШЕЙ ДЛЯ ВИРОБНИЦТВА ЦЕМЕНТНОГО КЛІНКЕРУ

Наталія Дорогань — 2024-06-21

В даній роботі розглянуто аспекти вдосконалення методики із застосуванням сучасного програмного забезпечення комп’ютерних розрахунків складу вихідних сировинних сумішей для виготовлення цементного клінкеру. Наведено принцип вирішення задачі створення нової комп’ютерної програми «Клінкер», що забезпечує оперативне визначення складу вихідних сировинних сумішей. Наведено приклади практичної реалізації програми для проведення комп’ютерних розрахунків складів двох- та трьохкомпонентних вихідних сумішей на основі хімічних складів нелімітованого числа різновидів потенційно можливої сировини. Показано, що отримані комп’ютерні розрахунки є базою для аналізу варіантів складу сумішей щодо відповідності рекомендованим модульним характеристикам, зменшення втрат при прожарюванні та відповідно викидів в атмосферу, кількості барвних оксидів та відповідно білизни, тощо. Вказується, що техніко-економічна ефективність використання створеної програми визначається можливістю розширення сировинної бази виробництва цементу з комплексним використанням природних і техногенних ресурсів, що відповідає задачам ресурсозбереження та сталого розвитку.