Изображение: Douglas Bagg, unsplash
Полиэфирные смолы являются продуктом нефтепереработки, получаемым путем химической реакции между спиртами и кислотами. Изначально смола прозрачная и текучая, но после добавления отвердителя она становится прочным материалом, устойчивым к влаге, химии и температурам.
Полиэфирная смола — это универсальный синтетический полимер, широко применяемый в промышленности. Она используется в качестве лаков, клеев, ремонтных составов, защитных покрытий для лодок и кузовов, а также изоляционных материалов в электронике и атомной отрасли.
С помощью радиационного воздействия можно значительно изменить свойства смол — повысить их стойкость или наоборот сделать очень хрупкими. Это зависит не только от условий облучения, но и от состава продукта.
Радиационное излучение по-разному влияет на свойства различных материалов. Например, механические характеристики композита на основе эпоксидной смолы можно улучшить облучением до 100 килогрей (единица измерения дозы излучения), а при больших дозах наблюдается обратный эффект.
Гамма-волны и микроволны — это два разных вида излучения, которые отличаются силой своего воздействия. Мощные и высокоэнергетические гамма-лучи вырабатываются из радиоактивных материалов и ядерных реакций. Они широко применяются в медицине для лечения опухолей и стерилизации инструментов. Микроволновое излучение слабее и в обычных дозах безопасно для человека. В основном применяется для разогрева пищи, телекоммуникациях и радарах.
Сегодня в научной среде активно исследуется перспективное направление, которое изучает возможности использования таких видов излучения для улучшения свойств полимерных материалов, стекловолокон, углепластиков и смол.
Ученые Пермского Политеха обнаружили, что результат упрочнения радиацией зависит не только от условий облучения, но и от состава материала. Для этого они провели эксперименты с полиэфирными смолами разного химического состава и определили, как на их прочность и гибкость влияют дозы гамма-лучей и микроволн. Специалисты использовали две марки смол — Kamfest-05И и Kamfest-15VES.
Исследователи обрабатывали образцы смолы гамма-лучами дозами от 100 до 10000 килогрей и микроволнами с частотой 2,45 гигагерц и мощностью 700 Ватт. Время воздействия микроволн на материалы составляло 300, 600, 1200 и 1800 секунд. Затем проводили механические испытания образцов на растяжение и изгиб, чтобы оценить изменения их прочностных характеристик после радиационного воздействия.
«Гамма-облучение оказывает значительное влияние на физические и механические свойства полиэфирных смол. При дозах до 2000 килогрей наблюдается повышение прочности в обоих видах образцов. Однако увеличение дозы с 2000 до 4000 килогрей резко снижает ее и возвращает материал к исходным свойствам. Дальнейшее повышение до 10000 килогрей также сопровождается снижением прочности. Это говорит о том, что оптимальная доза упрочнения полиэфирных смол — 2000 килогрей»
поделился Эргаш Нуруллаев, доцент кафедры прикладной физики ПНИПУ, кандидат физико-математических наук.
Ученые подчеркнули, что оба вида смолы устойчивы к радиации, при этом их поведение зависит от состава. Так, марка Kamfest-05И лучше выдерживает растяжение, а Kamfest-15VES обладает большей прочностью на изгиб. Результаты микроволнового излучения во многом зависят от времени обработки образцов. Изначально их прочность немного повышается, но воздействие микроволн на протяжении более 30 минут вновь ухудшает свойства смол. При этом нагрев материала происходил равномерно.
Выявленные учеными ПНИПУ особенности радиационного упрочнения дают возможность контролируемо облучать полиэфирные смолы на производстве. Это способствует повышению качества защиты смол от радиации и расширяет сферу их применения в экстремальных условиях.
Статья с результатами опубликована в журнале «High Energy Chemistry», 2025 год. Работа выполнена в рамках государственного задания FFSG-2024-0007 (№124013000722-8).
