Особенности эффекта Ребиндера в наномодифицированных эпоксидных покрытиях

Впервые установлены особенности эффекта Ребиндера в сшитой эпоксидной матрице, содержащей сверхмалые количества (0,005–0,1 мас. %) наночастиц УДА СП, АШ-А, TiO2, ZnO, Al2O3, SiO2. Оценено адсорбционное понижение водой прочности при ударе и твердости наномодифицированных покрытий по стали в сравнении с немодифицированными покрытиями. Предлагаемый механизм снижения эффекта Ребиндера наночастицами заключается в следующем. В результате взаимодействия электрических зарядов на поверхности наночастиц с диполями полярных эпоксидных и гидроксильных групп в макромолекулах эпоксидной смолы образуются силы Ван-дер-Ваальса, дополнительные к существующим поперечным химическим связям отвердителя. В результате образуется система по типу взаимопроникающих сеток. Сегментальные движения на участках макромолекул между узлами химической сетки замедляются, потенциальный барьер разрыва химических связей в макромолекулах эпоксидной смолы повышается. Прочность при ударе и твердость покрытий возрастают. Установлена корреляция между значением компенсации эффекта Ребиндера и величиной электрического заряда на поверхности наночастиц. Таким образом, наномодифицирование эпоксидных покрытий даже сверхмалыми количествами наночастиц (0,005 мас. %) позволяет существенно снизить отрицательное действие эффекта Ребиндера, вызываемого водой. Это имеет важное практическое значение, так как антикоррозионные покрытия, эксплуатируемые в атмосфере, периодически подвергаются воздействию осадков.

1. Ребиндер, П. А. Избранные труды. Поверхностные явления в дисперсных системах. Физико-химическая механика / П. А. Ребиндер; под общ. ред. Г. И. Фукс, Н. В. Перцов. – М., 1979. – 384 с.

2. Тынный, А. Н. Прочность и разрушение полимеров при воздействии жидких сред / А. Н. Тынный. – Киев, 1975. – 208 с.

3. Волынский, А. Л. Особенности эффекта Ребиндера в полимерах. Обзор / А. Л. Волынский, Н. Ф. Бакеев // Физикохимия поверхности и защита материалов. – 2013. – Т. 49, № 5. – С. 451–470. https://doi.org/10.7868/S0044185613050100

4. Малкин, А. И. Закономерности и механизмы эффекта Ребиндера / А. И. Малкин // Коллоидный журнал. – 2012. – Т. 74, № 2. – С. 239–256.

5. Структурный подход к исследованию механизма деформации аморфных полимеров / А. Л. Волынский, А. И. Кулебякина, Д. А. Панчук [и др.] // Высокомолекулярные соединения. Серия А. – 2007. – Т. 49, № 12. – С. 2063–2084.

6. Общие закономерности формирования и структура металлонаполненных полимерных нанокомпозиций на основе крейзованных полимерных матриц / О. В. Аржакова, С. Ю. Ермушева, Л. М. Ярышева [и др.] // Высокомолекулярные соединения. Серия А. – 2003. – Т. 45, № 6. – С. 955–962.

7. Структура и стабильность олигомер-полимерных смесей на основе полиэтилентерефталата, деформированного по механизму крейзинга / А. Ю. Ярышева, В. В. Полянская, Е. Г. Рухля [и др.] // Коллоидный журнал. – 2011. – Т. 73, № 4. – С. 565–571.

8. Ярышева, Л. М. Крейзинг как метод создания пористых материалов / Л. М. Ярышева, А. Л. Волынский, Н. Ф. Бакеев // Высокомолекулярные соединения. Серия Б. – 1993. – Т. 35, № 7. – С. 913–921 (на англ. яз.).

9. Кристаллизация гидроксиапатита в пористых полимерных матрицах, полученных по механизму крейзинга / Н. Ф. Бакеев, А. Л. Волынский, Н. И. Никанорова [и др.] // Доклады Академии наук. – 2009. – Т. 426, № 1. – С. 63–65.

10. Трофимчук, Е. С. Получение пленочных композитов на основе крейзованных полимеров и наночастиц силиказоля / Е. С. Трофимчук, Н. И. Никонорова, Е. А. Нестерова [и др.] // Российские нанотехнологии. – 2009. – Т. 4, № 9–10. – С. 164–166.

11. Малкин, А. И. Эффект Ребиндера в разрушении металлов и горных пород / А. И. Малкин, Д. А. Попов // Физика металлов и металловедение. – 2022. – Т. 123, № 12. – С. 1313–1324. https://doi.org/10.31857/S0015323022600678

12. Лепин, И. В. Адсорбционное понижение прочности сорбентов и катализаторов / И. В. Лепин, Т. К. Григорова, В. И. Соколенко // Вопросы атомной науки и техники. – 2018. – № 5. – С. 87–91 (на англ. яз.).

13. Эффект Ребиндера при испытаниях жаропрочных сплавов в контакте с расплавами солей / Л. Б. Гецов, М. Ю. Баландина, А. И. Грищенко [и др.] // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. – 2021. – Т. 87, № 10. – С. 54–62. https://doi.org/10.26896/1028-6861-2021-87-10-54-62

14. Прокопчук, Н. Р. Роль энергетического состояния поверхности наночастиц в формировании структуры и свойств полимерных нанокомпозитов / Н. Р. Прокопчук, И. О. Лаптик // Полимерные материалы и технологии. – 2025. – Т. 11, № 3. – С. 28– 35. https://doi.org/10.32864/polymmattech-2025-11-3-28-35

15. Карякина, М. И. Лабораторный практикум по испытанию лакокрасочных материалов и покрытий. – М., 1977. – 240 с.