vguitВестник Воронежского государственного университета инженерных технологийProceedings of the Voronezh State University of Engineering Technologies2226-910X2310-1202VSUET10.20914/2310-1202-2026-2-vguit-3815Research ArticleХимическая технологияFundamental and Applied chemistry, chemical technologyОценка химической стойкости эпоксидных покрытий с использованием критерия термодинамической совместимостиhttps://orcid.org/0009-0002-5422-4061ЩегольковНикита Игоревичshegolkovnicita@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0003-3005-6411КомароваЛюдмила Юрьевнаluknew@yandex.ruhttps://orcid.org/0009-0008-0457-7460ЦыбинАлександр Игоревичtsybin.a@tnzinc.ruhttps://orcid.org/0000-0002-6128-9413КонюховВалерий Юрьевичvolkon_1@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-6118-0808КондратовАлександр Петровичapkrezerv@mail.ruМосковский политехнический университетRussian FederationООО «Техновацинк»Russian FederationНациональный исследовательский ядерный университет "МИФИ"Russian Federation202630062026882357368Copyright © Щегольков Н.И., Комарова Л.Ю., Цыбин А.И., Конюхов В.Ю., Кондратов А.П., 20262026Щегольков Н.И., Комарова Л.Ю., Цыбин А.И., Конюхов В.Ю., Кондратов А.П.Щегольков Н.И., Комарова Л.Ю., Цыбин А.И., Конюхов В.Ю., Кондратов А.П.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.vestnik-vsuet.ru/vguit/article/view/3815

Полимерные покрытия на основе эпоксидно-фенольных смол широко применяются для защиты углеродистой стали в нефтедобывающей и транспортной отраслях. Основной причиной потери адгезии и разрушения таких покрытий является диффузия агрессивных жидкостей через полимерную матрицу. Несмотря на подробную изученность сорбции воды термореактивными полимерами, данные о термодинамической совместимости эпоксидно-фенольных материалов с органическими растворителями представлены недостаточно. В работе для количественной оценки совместимости использован критерий Флори-Хаггинса, позволяющий прогнозировать образование истинного раствора или гетерофазной дисперсии в системе полимер–жидкость. Объектами исследования служили свободные пленки толщиной 180 ± 25 мкм на основе эпоксидно-фенольной смолы, отвержденной тремя ароматическими полиаминами: на основе карданола, диэтилтолуолдиамином и метилен-бис(орто-этиланилином). Кинетику сорбции в дистиллированной воде и о-ксилоле изучали гравиметрическим методом, изменение термомеханических свойств оценивали методом дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК). Установлено, что максимальная степень набухания в воде убывает в ряду: отвердитель на основе карданола > диэтилтолуолдиамин > метилен-бис(орто-этиланилин), тогда как в о-ксилоле последовательность меняется: карданольный отвердитель > метилен-бис(орто-этиланилин) > диэтилтолуолдиамин. Рассчитанные значения критерия Флори-Хаггинса свидетельствуют, что термодинамическая совместимость напрямую зависит от наличия полярных групп в структуре отвердителя. Наибольшая сорбция воды и о-ксилола зафиксирована для полимера с сшивающим агентом на основе карданола, что объясняется присутствием гидроксильной группы и длинного алифатического фрагмента. Методом ДСК установлено, что температура стеклования для полимера на основе диэтилтолуолдиамина после экспозиции в агрессивных средах не претерпела существенных изменений.

эпоксидно-фенольная смолаполиаминный отвердительсорбциятермодинамическая совместимостьхимическая стойкость.ReferencesСтуденикина Л.Н., Домарева С.Ю., Голенских Ю.Е., Матвеева А.В. Особенности высоконаполненных композитов на основе различных марок поливинилового спирта // Вестник ВГУИТ. 2021. Т. 83. № 1. С. 316–322. doi: 10.20914/2310-1202-2021-1-316-322.Studenikina L.N., Domareva S.Yu., Golenikh Yu.E., Matveeva A.V. Features of highly filled composites based on various grades of polyvinyl alcohol // Vestnik VGUIT. 2021. v. 83. no. 1. pp. 316–322. doi: 10.20914/2310-1202-2021-1-316-322. (in Russian).Kouser T., Nur F., Aliyu A., Altaf F. et al. Applications of epoxy resins as a coating technology in fluid systems. ChemBioEng. 2025. no. 2. v. 12. Article e70000. doi: 10.1002/cben.70000.Kouser T., Nur F., Aliyu A., Altaf F. et al. Applications of epoxy resins as a coating technology in fluid systems. ChemBioEng. 2025. no. 2. v. 12. Article e70000. doi: 10.1002/cben.70000.Xian G., Niu Y., Qi X., Tian J. et al. Water absorption and property evolution of epoxy resin under hygrothermal environment. Journal of Materials Research and Technology. 2024. no. 4. v. 31. pp. 3982–3997. doi: 10.1016/j.jmrt.2024.07.123.Xian G., Niu Y., Qi X., Tian J. et al. Water absorption and property evolution of epoxy resin under hygrothermal environment. Journal of Materials Research and Technology. 2024. no. 4. v. 31. pp. 3982–3997. doi: 10.1016/j.jmrt.2024.07.123.Uthaman A., Thomas S., Wang Y., Zheng Q. et al. Durability of an Epoxy Resin and Its Carbon Fiber-Reinforced Polymer Composite upon Immersion in Water, Acidic, and Alkaline Environments. Polymers. 2020. v. 12. no. 614. pp. 1–23. doi: 10.3390/polym12030614Uthaman A., Thomas S., Wang Y., Zheng Q. et al. Durability of an Epoxy Resin and Its Carbon Fiber-Reinforced Polymer Composite upon Immersion in Water, Acidic, and Alkaline Environments. Polymers. 2020. v. 12. no. 614. pp. 1–23. doi: 10.3390/polym12030614Borges C., Marques E., Carbas R., Ueffing C. et al. Review on the Effect of Moisture and Contamination on the Interfacial Properties of Adhesive Joints. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part C: Journal of Mechanical Engineering Science. 2020. v. 235. no. 3. pp. 527–549. doi: 10.1177/0954406220944208.Borges C., Marques E., Carbas R., Ueffing C. et al. Review on the Effect of Moisture and Contamination on the Interfacial Properties of Adhesive Joints. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part C: Journal of Mechanical Engineering Science. 2020. v. 235. no. 3. pp. 527–549. doi: 10.1177/0954406220944208.Jones F.R. Durability of reinforced plastics in liquid environments. Pritchard G. (Ed.). Reinforced Plastics Durability. CRC Press. 1999. pp. 70–110.Jones F.R. Durability of reinforced plastics in liquid environments. Pritchard G. (Ed.). Reinforced Plastics Durability. CRC Press. 1999. pp. 70–110.Searle T.J., Summerscales J. Review of the durability of marine laminates. Pritchard G. (Ed.). Reinforced Plastics Durability. CRC Press. 1999. pp. 219–266.Searle T.J., Summerscales J. Review of the durability of marine laminates. Pritchard G. (Ed.). Reinforced Plastics Durability. CRC Press. 1999. pp. 219–266.Garcia-Espinel J.D., Castro-Fresno D., Parbole Gayo P., Ballester-Muñoz F. Effects of sea water environment on glass fiber reinforced plastic materials used for marine civil engineering constructions. Materials & Design. 2015. v. 66. no. Part A. pp. 46–50.Garcia-Espinel J.D., Castro-Fresno D., Parbole Gayo P., Ballester-Muñoz F. Effects of sea water environment on glass fiber reinforced plastic materials used for marine civil engineering constructions. Materials & Design. 2015. v. 66. no. Part A. pp. 46–50.Hawa A., Abdul Majid M.S., Afendi M., Marzuki H.F.A. et al. Burst strength and impact behaviour of hydrothermally aged glass fibre/epoxy composite pipes. Materials & Design. 2016. v. 89. no. Jan. pp. 455–464.Hawa A., Abdul Majid M.S., Afendi M., Marzuki H.F.A. et al. Burst strength and impact behaviour of hydrothermally aged glass fibre/epoxy composite pipes. Materials & Design. 2016. v. 89. no. Jan. pp. 455–464.Yamilinets s.yu., Gubanova i.v., Kozlova m.d., Kondratov a.p. Capillary effect in the layers of rubber-fabric composites. Theoretical foundations of chemical engineering. 2024. т. 58. № 4. с. 1334-1339. doi: 10.1134/S0040579524601948.Yamilinets s.yu., Gubanova i.v., Kozlova m.d., Kondratov a.p. Capillary effect in the layers of rubber-fabric composites. Theoretical foundations of chemical engineering. 2024. т. 58. № 4. с. 1334-1339. doi: 10.1134/S0040579524601948.Assarar M., Scida D., EL Mahi A., Poilâne C. et al. Influence of water ageing on mechanical properties and damage events of two reinforced composite materials: flax-fibres and glass-fibres. Materials & Design. 2011. v. 32. no. 2. pp. 788–795.Assarar M., Scida D., EL Mahi A., Poilâne C. et al. Influence of water ageing on mechanical properties and damage events of two reinforced composite materials: flax-fibres and glass-fibres. Materials & Design. 2011. v. 32. no. 2. pp. 788–795.Weitsman Y.J. Fluid Effects in Polymers and Polymeric Composites. Springer Science & Business Media. 2011.Weitsman Y.J. Fluid Effects in Polymers and Polymeric Composites. Springer Science & Business Media. 2011.Berketis K., Tzetzis D., Hogg P.J. The influence of long term water immersion ageing on impact damage behaviour and residual compression strength of glass fibre reinforced polymer (GFRP). Materials & Design. 2008. v. 29. no. 7. pp. 1300–1310.Berketis K., Tzetzis D., Hogg P.J. The influence of long term water immersion ageing on impact damage behaviour and residual compression strength of glass fibre reinforced polymer (GFRP). Materials & Design. 2008. v. 29. no. 7. pp. 1300–1310.Jacquemin F., Vautrin A., Fréour S. A thermodynamical approach to model coupled hygro-mechanical phenomena in polymers under symmetrical and asymmetrical mechanical loads. International Journal of Solids and Structures. 2018.Jacquemin F., Vautrin A., Fréour S. A thermodynamical approach to model coupled hygro-mechanical phenomena in polymers under symmetrical and asymmetrical mechanical loads. International Journal of Solids and Structures. 2018.Derrien K., Gilormini P. The effect of moisture-induced swelling on the absorption capacity of transversely isotropic elastic polymer–matrix composites. International Journal of Solids and Structures. 2009. v. 46. no. 6. pp. 1547–1553. doi: 10.1016/j.ijsolstr.2008.11.014.Derrien K., Gilormini P. The effect of moisture-induced swelling on the absorption capacity of transversely isotropic elastic polymer–matrix composites. International Journal of Solids and Structures. 2009. v. 46. no. 6. pp. 1547–1553. doi: 10.1016/j.ijsolstr.2008.11.014.Startsev V.O., et al. Effect of outdoor exposure on the moisture diffusion and mechanical properties of epoxy polymers. Polymer Testing. 2018. v. 65. pp. 281–296. doi: 10.1016/j.polymertesting.2017.12.007.Startsev V.O., et al. Effect of outdoor exposure on the moisture diffusion and mechanical properties of epoxy polymers. Polymer Testing. 2018. v. 65. pp. 281–296. doi: 10.1016/j.polymertesting.2017.12.007.Becker O., Varley R.J., Simon G.P. Thermal stability and water uptake of high performance epoxy layered silicate nanocomposites. European Polymer Journal. 2004. v. 40. no. 1. pp. 187–195. doi: 10.1016/j.eurpolymj.2003.09.008.Becker O., Varley R.J., Simon G.P. Thermal stability and water uptake of high performance epoxy layered silicate nanocomposites. European Polymer Journal. 2004. v. 40. no. 1. pp. 187–195. doi: 10.1016/j.eurpolymj.2003.09.008.Ozeren Ozgul E., Ozkul M.H. Effects of epoxy, hardener, and diluent types on the hardened state properties of epoxy mortars. Construction and Building Materials. 2018. v. 187. pp. 360–370. doi: 10.1016/j.conbuildmat.2018.07.215.Ozeren Ozgul E., Ozkul M.H. Effects of epoxy, hardener, and diluent types on the hardened state properties of epoxy mortars. Construction and Building Materials. 2018. v. 187. pp. 360–370. doi: 10.1016/j.conbuildmat.2018.07.215.Varganici C.-D., Rosu L., Rosu D., Rosca I. et al. Surface Degradation of DGEBA Epoxy Resins Cured with Structurally Different Amine Hardeners: Effects of UV Radiation. Polymers. 2024. v. 16. p. 67. doi: 10.3390/polym16010067.Varganici C.-D., Rosu L., Rosu D., Rosca I. et al. Surface Degradation of DGEBA Epoxy Resins Cured with Structurally Different Amine Hardeners: Effects of UV Radiation. Polymers. 2024. v. 16. p. 67. doi: 10.3390/polym16010067.Morsch S., Wand C.R., Gibbon S., Irwin M. et al. The effect of cross-linker structure on interfacial interactions, polymer dynamics and network composition in an epoxy-amine resin. Applied Surface Science. 2022. v. 606. p. 155380. doi: 10.1016/j.apsusc.2022.155380.Morsch S., Wand C.R., Gibbon S., Irwin M. et al. The effect of cross-linker structure on interfacial interactions, polymer dynamics and network composition in an epoxy-amine resin. Applied Surface Science. 2022. v. 606. p. 155380. doi: 10.1016/j.apsusc.2022.155380.McConnell B.K., Pethrick R.A. Dielectric studies of water absorption and desorption in epoxy resins: influence of cure process on behaviour. Polymer International. 2008. v. 57. no. 5. pp. 689–699. doi: 10.1002/pi.2324.McConnell B.K., Pethrick R.A. Dielectric studies of water absorption and desorption in epoxy resins: influence of cure process on behaviour. Polymer International. 2008. v. 57. no. 5. pp. 689–699. doi: 10.1002/pi.2324.Pereira A.A.C., d'Almeida J.R.M. Effect of the hardener to epoxy monomer ratio on the water absorption behavior of the DGEBA/TETA epoxy system. Polimeros. 2016. v. 26. no. 1. pp. 30–37. doi: 10.1590/0104-1428.2106.Pereira A.A.C., d'Almeida J.R.M. Effect of the hardener to epoxy monomer ratio on the water absorption behavior of the DGEBA/TETA epoxy system. Polimeros. 2016. v. 26. no. 1. pp. 30–37. doi: 10.1590/0104-1428.2106.Bignotti F., et al. Effect of the resin/hardener ratio on curing, structure and glass transition temperature of nanofilled epoxies. Polymer Composites. 2011. v. 32. no. 7. pp. 1034–1048. doi: 10.1002/pc.21120.Bignotti F., et al. Effect of the resin/hardener ratio on curing, structure and glass transition temperature of nanofilled epoxies. Polymer Composites. 2011. v. 32. no. 7. pp. 1034–1048. doi: 10.1002/pc.21120.Taysun M.B., Dam-Johansen K., Bi H. Hydrogen bonding and anti-plasticization in epoxy coatings: Molecular insights into water uptake and network stability. Progress in Organic Coatings. 2025. v. 200. 109602. doi: 10.1016/j.porgcoat.2025.109602.Taysun M.B., Dam-Johansen K., Bi H. Hydrogen bonding and anti-plasticization in epoxy coatings: Molecular insights into water uptake and network stability. Progress in Organic Coatings. 2025. v. 200. 109602. doi: 10.1016/j.porgcoat.2025.109602.Morsch S., Lyon S., Greensmith P., Smith S.D., et al. Water transport in an epoxy–phenolic coating. Progress in Organic Coatings. 2015. v. 78. pp. 293–299. doi: 10.1016/j.porgcoat.2014.08.006.Morsch S., Lyon S., Greensmith P., Smith S.D., et al. Water transport in an epoxy–phenolic coating. Progress in Organic Coatings. 2015. v. 78. pp. 293–299. doi: 10.1016/j.porgcoat.2014.08.006.Morsch S., Lyon S., Smith S.D., Gibbon S.R. Mapping water uptake in an epoxy-phenolic coating. Progress in Organic Coatings. 2015. v. 86. pp. 173–180. doi: 10.1016/j.porgcoat.2015.05.017.Morsch S., Lyon S., Smith S.D., Gibbon S.R. Mapping water uptake in an epoxy-phenolic coating. Progress in Organic Coatings. 2015. v. 86. pp. 173–180. doi: 10.1016/j.porgcoat.2015.05.017.Конюхов В.Ю., Николаев А.А., Прихожая А.А., Долгоносов В.К. и др. Термодинамика скрытой маркировки упаковки из прозрачной термоусадочной пленки // Вестник ВГУИТ. 2025. Т. 87. № 2. С. 121–128. doi: 10.20914/2310-1202-2025-2-121-128.Konyukhov V.Yu., Nikolaev A.A., Prikhozhaya A.A., Dolgonosov V.K., et al. Thermodynamics of hidden marking of packaging made of transparent heat-shrinkable film // Vestnik VGUIT. 2025. v. 87. no. 2. pp. 121–128. doi: 10.20914/2310-1202-2025-2-121-128. (in Russian).Wazarkar K., Sabnis A.S. Phenalkamine Curing Agents for Epoxy Resin: Characterization and Structure Property Relationship. Pigment & Resin Technology. 2018. v. 47. no. 4. pp. 281–289. doi: 10.1108/prt-08-2017-0071.Wazarkar K., Sabnis A.S. Phenalkamine Curing Agents for Epoxy Resin: Characterization and Structure Property Relationship. Pigment & Resin Technology. 2018. v. 47. no. 4. pp. 281–289. doi: 10.1108/prt-08-2017-0071.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.