Анализ полученных результатов испытаний звукоизолирующего резинобитумного материала с использованием модифицированной и немодифицированной некондиционной базальтовой ваты (табл. 10) показывает более значительное улучшение физико-механических характеристик звукоизолирующего резинобитумного материала с использованием модифицированной некондиционной базальтовой ваты. Практически в 2 раза повышается условная прочность при растяжении как в продольном, так и в поперечном направлении. При этом на 16 % повышается относительное удлинение в продольном направлении и на 4% в поперечном. Кроме этого на 2-3 Дб повышается способность к звукоизоляции в широком диапазоне частот (400-5000Гц) .

Таблица 10

Сравнительные физико-механические характеристики звукоизолирующих разработанных резинобитумных материалов на основе модифицированной и немодифицированной некондиционной базальтовой ваты

Применение модифицированной базальтовой ваты позволит увеличить долговечность изделий на ее основе, стабилизировать изготовление сложных формованных изделий разнообразной геометрической формы, значительно облегчив при этом готовое изделие.

Глава 5 Исследование формирования структуры композиционных материалов

Изучение взаимодействия между компонентами композиции проводили методом инфракрасной спектроскопии.

Исследование ИК-спектров компонентов композиционных материалов показало, что для базальтовой ваты (кондиционной и некондиционной) характерны следующие полосы поглощения: 3409 (3440), 2820 (2920), 2320 (2340), 1640 (1645), 1400 (1400), 1045 (1040), 800, 594,7 и 555,7 см-1

Относительно интенсивная полоса поглощения с максимумом 3409 см-1, обусловлена валентными колебаниями в базальтовых волокнах молекул воды. Полоса сравнительно широкая вследствие того, что поверхность базальтовой ваты химически и энергетически неоднородна.

Широкая интенсивная полоса с максимумом 1045 см-1 обусловлена валентными колебаниями связи Si-O в цепочном кремнекислородном мотиве: апорит и твердого раствора между ними – бетонита. По числу тетраэдров [SiO4]4-, составляющих период повторяемости в цепочке [SiO3] различают цепи с одним, двумя, тремя, четырьмя, пятью, семью тетраэдрами. Основными активными группами являются связи Si-O-Si , Al-O и кремнийкислородные мостики Si-O- Si и О- Si-О. В состав базальта в качестве примеси входит ортосиликат оливин 2MgOSiO2 -2FeOSiO2, структурной единицей которого является изолированный тетраэдр [SiO4]4-. Вследствие неоднородности распределения связи Si-O и других связей в структуре базальта полоса поглощения широкая. Очень слабый максимум 800 см-1 – валентные колебания связи Si-O в изолированных тетраэдрах. Очень слабый максимум при 1640 см-1 обусловлен валентными колебаниями ионов гидроксония H3O+.

Общий анализ спектров показывает, что некондиционная вата более гидратирована и обладает большей реакционной способностью (острые максимумы при 2920см-1, 2340 см-1, 1400 см-1). Очевидно это связано с разрыхленностью ее структуры, а следовательно большей удельной поверхностью, способной к физико-химическому взаимодействию с реакционными группами битума.

На ИК-спектрах битума присутствуют полосы поглощения СН2 : валентные асимметричные - 2923 см-1, симметричные - 2853 см-1; деформационные СН2: ножничные - 1458 см-1, маятниковые – 722 см-1, деформационные СН3 : ассиметричные – 1458 см-1, симметричные - 1375 см-1; полосы поглощения конденсированных ароматических соединений – 1602 см-1, полосу связанной воды в районе 3200 см-1и узкий слабовыраженный максимум при 1025 см-1 обусловленный валентными колебаниями связи С=О.

Рис. 5 ИКС-спектры: а) базальтовая вата: 1- кондиционная вата;

2- некондиционная вата; б)1- спектр битумного вибропоглощающего материала; 2-резинобитумный вибропоглощающий материал

На ИК-спектрах битумных композиционных образцов (рис. 5 б) отчетливо идентифицируются полосы:, 3052,56,3025,1, 2923,58, 2852,74, 2512,76, 1797,09, 1727,27 ,1601,34, 1434,64, 1079,3, 1038, 875,71, 797,97, 752,82, 712,22, 699,81 597,12, 577,60, 525,04, 509,97 см-1.

Полосы поглощения в области 2512,76, 1797,09, 1601,34, 1434,64, 1079,3, 875,71, 752,82 см-1 относятся к карбонату кальция. Полосы поглощения 3509,7, 3468,98, 3426,45 см-1 связаны с симметричными и асимметричными колебаниями ОН- - групп, 2923,58, 2852,74 см-1 относятся к валентным асимметричным колебаниям СН2. – групп, 3052,56 см-1 – ароматических СН-групп, наличие полос поглощения при 1079,3 см-1 характеризует деформационные колебания связей Si-O-Si,

О

С-О-С, С=О в группе .

О.

Наблюдается смещение полосы поглощения валентных колебаний связи Si-O, что обусловлено взаимодействием активных групп поверхности Si-O с макромолекулами битума. Основная полоса валентных колебаний связи 1090 см-1 расщепляется на два максимума 1079,3 см-1и 1038 см-1. Это подтверждает, что группа участвует в образовании химических связей с функциональными группами компонентов композиций, в том числе с гидроксильной группой ароматических соединений и карбоновых кислот битума: