Yu. N. Polina, G. I. Shaidurova

STUDYING THE CURING KINETICS AND MICROSTRUCTURE OF FURAN POLYMER CONCRETE BASED ON FF-1A RESIN

The paper presents the results of a comprehensive study of structure formation in furan polymer concrete based on FF-1A furan resin and an acid hardener. The relevance of the study is due to the increasing use of furan composites as chemically resistant structural materials in aggressive environments, where reliability and durability directly depend on curing kinetics and the features of the formed microstructure. The aim of the study is to establish quantitative relationships among the composition of the mixture, the parameters of polycondensation kinetics, and the final morpho-structural characteristics of the material. The methodological basis includes differential scanning calorimetry for analyzing the kinetics of isothermal and dynamic curing, Fourier transform infrared spectroscopy for monitoring chemical transformations, and scanning electron microscopy for studying micromorphology. It has been found that the curing kinetics is described by the model of an autocatalytic reaction of the n-th order with an effective activation energy of 65–75 kJ/mol. It is shown that the rate of hardener introduction and temperature significantly affect resin conversion and interphase layer porosity. There proves to be a correlation among the degree of completion of the exothermic peak on the DSC curves, the achievement of system vitrification, and the formation of a homogeneous, less porous structure at the binder–filler interface. The optimized curing mode, including stepwise temperature heating, reduces internal stresses and material defectiveness, this being confirmed by an increase in compressive strength by 15–20% and a higher chemical resistance in a 10% sulfuric acid environment. The results of the study are of practical importance for the development of technological regulations for the production of furan polymer concretes with a specified set of operational properties.

Ю. Н. Полина, Г. Н. Шайдурова

ИССЛЕДОВАНИЕ КИНЕТИКИ ОТВЕРЖДЕНИЯ И МИКРОСТРУКТУРЫ ФУРАНОВОГО ПОЛИМЕРБЕТОНА НА ОСНОВЕ СМОЛЫ ФФ-1А

В работе представлены результаты комплексного исследования процессов структурообразования фуранового полимербетона на основе фурановой смолы ФФ-1А и кислотного отвердителя. Актуальность исследования обусловлена расширяющимся применением фурановых композитов в качестве химически стойких конструкционных материалов в условиях агрессивных сред, где надежность и долговечность напрямую зависят от кинетики отверждения и особенностей формируемой микроструктуры. Цель работы – установление количественных зависимостей между составом композиции, параметрами кинетики поликонденсации и конечными морфоструктурными характеристиками материала. Методологическую основу составили методы дифференциальной сканирующей калориметрии для анализа кинетики изотермического и динамического отверждения, инфракрасной спектроскопии с Фурье-преобразованием для контроля химических превращений, а также сканирующей электронной микроскопии для изучения микроморфологии. Установлено, что кинетика отверждения описывается моделью автокаталитической реакции n-го порядка с эффективной энергией активации 65–75 кДж/моль. Показано, что скорость введения отвердителя и температура существенно влияют на конверсию смолы и пористость межфазного слоя. Выявлена корреляция между степенью завершенности экзотермического пика на ДСК-кривых, достижением витрификации системы и формированием гомогенной, менее пористой структуры на границе раздела «связующее – наполнитель». Оптимизированный режим отверждения, включающий ступенчатый температурный нагрев, позволяет снизить внутренние напряжения и дефектность материала, что подтверждается повышением прочности на сжатие на 15–20 % и химической стойкости в среде 10-процентной серной кислоты. Результаты исследования имеют практическое значение для разработки технологических регламентов производства фурановых полимербетонов с заданным комплексом эксплуатационных свойств.

     

Библиографическая ссылка на статью

Polina Yu. N., Shaidurova G. I. Studying the Curing Kinetics and Microstructure of Furan Polymer Concrete Based on Ff-1a Resin // Diagnostics, Resource and Mechanics of materials and structures. - 2026. - Iss. 4. - P. 139-150. -
DOI: 10.17804/2410-9908.2026.4.139-150. -
URL: http://dream-journal.org/issues/2026-4/2026-4_567.html
(accessed: 26.09.2026).