Дисперсно-армированные радиационно стойкие композиты

Показана перспективность создания экранов из дисперсно-армированных композитов для объектов атомной отрасли, обеспечивающих защиту от радиации и обладающих удовлетворительными конструкционными свойствами. Обосновано использование в качестве связующего неизоцианатного полиуретана, синтезированного в результате нетрадиционной реакции уретанообразования между олигоэфиром с концевыми циклокарбонатными группами и диэтилентриамином. Установлено, что полученное связующее обладает большим количеством водородных связей, обеспечивающим эффективное поглощение гамма-излучения и нейтронного потока. Выявлены ключевые недостатки полимерного связующего: зависимость физико-механических характеристик от температуры и сложно прогнозируемая долговечность при радиационном разогреве. Предложено решение указанной проблемы путем введения армирующих компонентов – полиамидных и стеклянных волокон. Определено рациональное содержание наполняющей группы, обеспечивающее необходимую технологическую вязкость, соответствующую литьевому способу изготовления изделий. Представлены результаты определения содержания армирующих волокон различного типа в радиационно стойком композите. Установлены зависимости «напряжения–деформации» для образцов композита при сжатии и растяжении в различных температурных условиях. Доказано улучшение теплофизических характеристик армированных композиций и повышение значений прочности. Определены технологические условия получения эффективных композитов, армированных волокнами различных типов. Для исследуемых рецептур установлены значения линейных коэффициентов ослабления гамма-излучения.

О.Б. РУДАКОВ, д-р хим. наук (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.),
Д.Е. БАРАБАШ, д-р техн. наук (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.),
А.Д. БАРАБАШ, аспирант (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.)

Воронежский государственный технический университет (394006, г. Воронеж, ул. 20-летия Октября, 84)

1. Королев Е.В. Перспективы развития строительного материаловедения // Academia. Архитектура и строительство. 2020. № 3. С. 143–159. DOI: https://doi.org/10.22337/2077-9038-2020-3-143-159.
2. Гарькина И.А., Данилов А.М., Королев Е.В. Эво-люция представлений о композиционных материалах с позиций смены парадигм // Строительные материалы. 2018. № 1–2. С. 60–62. DOI: https://doi.org/10.31659/0585-430X-2018-756-1-2-60-62
3. Алфимова Н.И. Современные тенденции развития радиационно-защитного материаловедения // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. 2017. № 4. С. 20–25. DOI: https://doi.org/10.12737/article_58e24bcd42faa5.10006763.
4. Шейченко М.С., Алфимова Н.И., Вишневская Я.Ю. Современные композиционные радиационно-защитные материалы строительного назначения // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шу-хова. 2017. № 5. С. 15–19. DOI: https://doi.org/10.12737/article_590878fa94e168.59204031
5. Barabash D.E., Barabash A.D., Potapov Yu.B., Panfilov D.V., Perekalskiy O.E. Radiation-resistant composite for biological shield of personnel. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. Energy Management of Municipal Transportation Facilities and Transport – EMMFT. 2017. Vol. 90. DOI: https://doi.org/10.1088/1755-1315/90/1/012085
6. Barabash A.D., Barabash D.A., Pertsev V.T., Panfilov D.V. Polymer composite materials for radiation protection. International Scientific Conference Energy Management of Municipal Facilities and Sustainable Energy Technologies EMMFT 2018. Springer International Publishing. 2018, pp. 352–360. DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-030-19868-8_36
7. Барабаш Д.Е., Барабаш А.Д. Технология получения радиационно-защитных композитов заданной вязкости. Эффективные строительные конструкции: теория и практика: Сборник статей XVII Международной научно-технической конференции. 2017. Пенза: АННМО «Приволжский дом знаний», 2017. С. 14–17.
8. Parcheta P., Głowińska E., Datta J. Effect of bio-based components on the chemical structure, thermal stability and mechanical properties of green thermoplastic polyurethane elastomers. European Polymer Journal. 2020. 2:109422. https://doi.org/10.1016/j.eurpolymj.2019.109422
9. Piotr Stachak, Izabela Łukaszewska, Edyta Hebda, Krzysztof Pielichowski. Recent advances in fabrication of non-isocyanate polyurethane-based composite materials. Materials. 2021. DOI: https://doi.org/10.3390/ma14133497
10. Барабаш А.Д., Барабаш Д.Е. Полимерные пластификаторы механического типа в производстве радиационно-стойких композитов // Химия, физика и механика материалов. 2020. Вып. 3 (26). С. 50–59.
11. Бормотов А.Н. Математический метод синтеза композитов на основе функционалов качества кинетических процессов // Современное строительство и архитектура. 2020. № 1 (17). С. 29–35.
12. Моцейкис Р., Кичайте А., Скрипкюнас Г., Яковлев Г.И. Механические характеристики и пластичность армированного стекловолокном бетона с модифицированной матрицей // Строительные материалы. 2018. № 12. С. 27–33. DOI: https://doi.org/10.31659/0585-430X-2018-766-12-27-33
13. Смирнова О.М., Андреева Е.В. Свойства тяжелого бетона, дисперсно-армированного синтетическим волокном // Строительные материалы. 2016. № 11. С. 11–20.
14. Боровков А.В., Овчинникова С.В. Технико-экономическое сравнение эффективности применения фибробетона на основе фибры различно-го происхождения // Инженерный вестник Дона. 2020. № 11 (71). С. 259–270.
15. Барабаш А.Д., Барабаш Д.Е. Особенности проектирования рецептур коррозионностойких материалов на основе жидких каучуков // Научный вестник Воронежского государственного архитектурно-строительного университета. 2017. Вып. 9. С. 47–54.
16. Барабаш А.Д., Барабаш Д.Е. Пластификаторы механического типа в производстве полимерных композитов. Эффективные строительные конструкции: теория и практика: Сборник статей XX Международной научно-техническойконференции / Под ред. Н.Н. Ласькова. 2020. С. 21–24.