INFLUENCE OF CONTENT OF DISCRETE FIBERS IN EPOXY BINDERS ON INDICATORS OF ADHESIVE AND COHESION STRENGTH OF COATINGS

Keywords: epoxy binder, discrete fiber mixture, cotton, polyester, adhesive strength, fracture surface, fracture nature, optical microscopy.

Abstract

ED-20 epoxy diane binder was used to form epoxy composite materials. Polyethylene polyamine PEPA hardener was used to crosslink the epoxy binder, which allows the materials to be cured at room temperature (q = 10 pts. wt. by weight per 100 pts. wt. by weight of ED-20 epoxy oligomer). To increase the adhesion and cohesion strength, a mixture of discrete fibers with the following parameters was used: l = 15…30 mm, d = 20… 25 μm, containing 52% cotton, 48% polyester. The paper compares the results of the study of adhesion strength at separation, residual stresses and analysis of the fracture surface of the adhesive joint. It is shown that the maximum value of adhesive strength (σа = 42.5 МРа) and minimum residual stresses (σз = 1.5 МРа) are characterized by materials containing a mixture of discrete fibers with a content of q = 0.25 pts. wt. Such films are characterized by cohesive destruction of the surface of the adhesive joint. This is due to the interaction of amide and carbonyl groups of discrete fibers with an epoxy binder. A comprehensive study of physical and mechanical properties, the results of which established the optimal content of a mixture of discrete fibers in the reactoplastic matrix, which is q = 0.50…0.75 pts. wt. per 100 pts. wt. by weight epoxy oligomer ED-20 and 10 pts. wt. firm PEPA. Such composites are characterized by the following properties: toughness – W = 12.7…13.2 kJ/m2; destructive bending stresses – σben = 56.0…62.0 MPa, modulus of elasticity in bending – E = 3.15…3.30 GPa. The increase in mechanical strength indicators is associated with the homogeneity of the polymer structure, where the filler perceives the maximum possible share of stress and redistributes it throughout the volume of the material. Optical microscopy revealed the viscous nature of fracture for composites with the optimal content of fibrous filler, which indicates increased mechanical strength.

References

1. Букетов А.В., Сметанкін С.О., Чернявська Т.В., Браїло М.В., Сапронов О.О., Соценко В.В., Соценко К.Ю., Кулінич В.Г., Якущенко С.В., Яцюк В.М. Метод підвищення ресурсу роботи устаткування річкового та морського транспорту за рахунок використання модифікованих захисних антикорозійних покриттів : монографія. Херсон : ХДМА, 2021. 126 с.
2. Ходаковський О.В., Амелін М.Ю., Сметанкін С.О., Акімов О.В., Яцюк В.М. Дослідження впливу парааміноазобензолу на адгезійні властивості епоксидної матриці для захисних покриттів засобів транспорту. Вісник НТУ «ХПІ». 2016. № 50(1222). С. 42–46.
3. Сметанкін С.О., Нігалатій В.Д., Шарко О.В., Наговський Д.А., Скирденко О.І. Модифіковані епоксидні композити для підвищення надійності експлуатації та якості ремонту транспортної техніки. Вісник ХНТУ. 2015. № 4(55). С. 203–2018.
4. Букетова Н.М. Особливості впливу дисперсного конвертерного шламу на адгезійні і фізико-механічні властивості епоксидних композитів. Науковий вісник ХДМА. 2015. № 2(13). С. 153–162.
5. Kashytskyi V., Savchuk P., Malets V., Herasymiuk Y., Shchehlov S. Examining the effect of physical fields on the adhesive strength of protective epoxy composite coatings. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2017. № 3/12(87). Р. 16–22.
6. Buketov A., Maruschak P., Sapronov O., Zinchenko D., Yatsyuk V., Panin S. Enhancing performance characteristics of equipment of sea and river transport by using epoxy composites. Transport. 2016. Vol. 31(3). Р. 333–342.
7. Syao O., Malysheva G. Properties and application of rubber-based sealants. Polym. Sci. Ser. D 7. 2014. Р. 222–227.
8. Momber A.W., Fröck L., Marquardt T. Effects of accelerated ageing on the mechanical properties of adhesive joints between stainless steel and polymeric top coat materials for marine applications. International Journal of Adhesion and Adhesives. 2020. 102699.
9. Sapronov О., Maruschak P., Sotsenko V., Buketova N., Bertem A., Sapronova A., Prentkovskis O. Development and Use of New Polymer Adhesives for the Restoration of Marine Equipment Units. J. Mar. Sci. Eng. 2020. 8(7). Р. 527.
10. Стухляк П.Д., Букетов А.В., Добротвор І.Г. Епоксидні матеріали, модифіковані енергетичними полями : монографія. Тернопіль : Збруч, 2008. 208 с.
11. Букетов А.В., Стухляк П.Д., Чихіра І.В. Властивості модифікованих ультразвуком епоксипластів : монографія. Тернопіль : Крок, 2011. 201 с.
12. Сапронова А.В. Вплив вмісту органічних волокон у епоксидному зв’язувачі на показники адгезійної та когезійної міцності покриттів транспортної техніки. Науковий вісник ХДМА. 2019. №1(20). С. 141–151.
Published
2023-01-26
How to Cite
Vorobiov, P. (2023). INFLUENCE OF CONTENT OF DISCRETE FIBERS IN EPOXY BINDERS ON INDICATORS OF ADHESIVE AND COHESION STRENGTH OF COATINGS. Scientific Journal "Metallurgy", (1), 21-29. https://doi.org/10.26661/2071-3789-2022-1-03