Модифицированные полиуретаном органосиликатные композиции (стр. 4 )

Проведенные исследования позволили сформулировать следующие рекомендации по разработке рецептуры ОСК, содержащей ОУ:

композиция должна быть двухупаковочной: органосиликатная основа с введенным комплексным отвердителем и модификатор – уретановый форполимер; олигоуретановая добавка вводится в композицию в количестве 5 масс.% от органно-силикатной основы непосредственно перед применением, жизнеспособность подготов-ленного для работы состава – не менее 4 часов, что является достаточным сроком для проведения окрасочных работ; для отверждения кремнийорганического и уретанового полимеров в покрытии следует использовать комплексный отвердитель, состоящий из (0.5-1.0) масс.% ТБТ и (2-6) масс.% Диамет Х от содержания ПДМФС в органосиликатной основе; комплексный отвердитель вводится в органосиликатную основу при ее изготовлении.

Гарантийный срок хранения композиции лимитирован сроком хранения ОУ и составляет 6 месяцев.

Отверждение покрытия при температуре окружающей среды проходит в течение 48 часов.

Возможно комбинированное (то есть с введением отвердителей и термообработкой) отверждение покрытия при температуре 120 ºС в течение 3 часов.

Полученное таким образом покрытие «холодного» отверждения имеет следующие пока-затели: адгезия к стали – 1 балл; прочность при изгибе – 1 мм; прочность при ударе – 50 кгс; твердость по прибору М-3, усл. ед – 0.2 после 48 часов сушки; теплостойкость – 300 ºС.

После выдержки в течение 5 часов при температуре 300 ºС покрытие имеет прочность при изгибе 10 мм, адгезию 1 балл.

Защитную способность определяли в гидростате (при +40 ºС и относительной влажности 95-98%, в течение 4 месяцев). Отмечено незначительное потемнение. Оценка внешнего вида по ГОСТ 9.407 – «хорошая», АД2, АЗ1.

Таким образом, покрытие на основе модифицированной ОУ органосиликатной компози-ции по теплостойкости и гидрофобности конкурентоспособно коммерческому OC-51-03 (ТУ 84-725-78 с изм. 1-10), а по физико-механическим и защитным свойствам превосходит его.

В заключение следует подчеркнуть, что рассматриваемая полимерная система с термо-динамической точки зрения совместимой не является, хотя и проявляет высокую кинети-ческую устойчивость. Фазовому макрорасслаиванию препятствует в начальный период времени достаточно высокая вязкость раствора рассматриваемых полимеров и взаимопро-никновение олигомерных молекул ПДМФС и уретанового форполимера, цепь которого первоначально коротенькая линейного строения чрезвычайно быстро растет, усложняется. Постепенно образуется сетка зацеплений, которая фиксируется в результате параллельных процессов структурирования одного и другого полимерных компонентов. Другими словами, в процессе формирования данного покрытия происходит образование взаимопроникающих кремнийорганической и уретановой сеток.

Экспериментальная часть

В работе были использованы лак КО-921 производства Запорожского завода «Кремнийполи-мер», представляющий собой 50%-ный толуольный раствор ПДМФС, имеющего брутто-формулу {[C6H5SiO1.5]1.37[(CH3)2Sio]}n, с содержанием концевых гидроксильных групп, равным 1 масс.%,; ОУ – олигоуретановый линейный форполимер на основе простого полиэфира полигидрокситетраметилен-гликоля, и 2,4-толуилендиизоцианата, содержащий 5.2-6.3 масс.% изоцианатных групп, производства опытного завода ВНИИСКа.

Реологическое поведение растворов полимеров и их смесей изучали на ротационном виско-зиметре «Реотест 2.1» с использованием цилиндрической измерительной системы в интервале напря-жений сдвига τr от 0.28 до 56.00 Па при температуре 20 ºС. Замеры выполняли через 1 минуту после включения соответствующих скоростей сдвига. Представленные данные получены усреднением результатов 5 измерений.

Образцы для ИК-спектроскопического исследования готовили в виде пленок на пластинах монокристаллов KBr. Спектры регистрировались на инфракрасном спектрофотометре SPECORD M-80.

Твердость пленок и покрытий оценивали по маятниковому прибору М-3 [27].

Адгезию пленок и покрытий оценивали методом решетчатых надрезов [27].

Прочность пленок при изгибе оценивали по шкале гибкости [27].

Прочность полимерных пленок оценивали по прибору У-1А [27].

Краевой угол смачивания поверхности водой (и тестовыми жидкостями) определяли горизон-тальным микроскопом, снабженным отградуированной шкалой. Для уменьшения погрешности при определении угла смачивания использовали приставку к микроскопу, подающую каплю жидкости с одной и той же высоты и одинакового объема. Для получения равновесного смачивания наносили капли воды (жидклсти) с диаметром приблизительно 2 мм.

Распределение полимеров в пленке определяли методом микрозондового анализа на микроана-лизаторе «Camebax». Исследован образец – полимерная пленка, полученная из смеси с содержанием ОУ 20 масс.% , с введенным ТБТ в качестве отвердителя, на тефлоновой подложке.

Термический анализ выполнен на дериватографе фирмы «МОМ» (Венгрия) в воздушной среде при скорости подъема температуры 3-5 ºС/мин.

Критическое поверхностной натяжение пленок и покрытий определяли методом Зисмана [30], в качестве тестовых жидкостей использовали жидкости гомологического ряда этиленгликолей с поверхностным натяжением менее 50 дин/см.

Для определения теплостойкости покрытий образцы композиции, нанесенной на стальные пластины, термообрабатывали медленно нагревая со скоростью 1-2 °С/мин до температуры 180-200 °С и выдерживая при этой температуре в течение 3 часов.

Далее подготовленные таким образом образцы помещали в холодную муфельную печь и, постепенно нагревая до 300 ºС, выдерживали при этой температуре в течение 3 часов. Покрытия считали выдержавшими испытания, если на них не наблюдалось никаких видимых изменений: пузырей, растрескивания, отслаивания.

Литература

[1]  , , Худобин материалы, их свойства и технология применения. Л.: Наука. 1979. 202с.

[2]  , , Островский композиции. Каталог-справочник. Л.: Наука. 1980. 91с.

[3]  , Шентенкова органосиликатные герметизирующие материалы. Л.: Наука. 1977. 183с.

[4]  , , Кузинец композиционные материалы на основе полиорганосилоксанов. Л.: Наука. 1976. 194с.; ГОСТ 9.406-84. ЕСЗКС. Покрытия органосиликатные. Технические требования и методы испытаний».

[5]  Чуппина состояние материаловедения органосиликатных композиций. Физика и химия стекла. 2006. Т.32. №2. С.339-351.

[6]  ГОСТ 9.406-84. ЕСЗКС. Покрытия органосиликатные. Технические требования и методы испытаний».

[7]  Хананашвили и технология элементоорганических мономеров и полимеров. М.: Химия. 1998. 528с.

[8]  Чуппина органосиликатных материалов. Клеи. Герметики. Технологии. 2006. №2. С.10-14.

[9]  Чуппина и практика противокоррозионной защиты: органосиликатные композиции и покрытия. Петербургский строительный рынок. 2006. №1-2(87). С.58-59.

[10] Карякина -химические основы процессов формирования и старения покрытий. М.: Химия. 1980. 216с.

[11] , , Куварзин адгезии и проницаемости в защитном действии лакокрасочных покрытий. Лакокрасочные материалы и их применение. 1971. №1. С.54-57.

[12] Каргин механизма защитного действия лакокрасочных покрытий. Каргин труды. Структура и механические свойства полимеров. М.: Химия. 1979. С.316-318.

[13] , , Степанов органосиликатных материалов в высокотемпературной тензометрии. Л.: Наука. 1972. 16с.

[14] 14.Чуппина органосиликатные клеи для тензометрии. Клеи. Герметики. Технологии. 2005. №8. С.14-16.

[15] 15. , , Чуппина стабильность органосиликатных покрытий. Коррозия: Материалы, защита. 2003. №5. С.34-39.

[16] , , Кротиков ускоренных испытаний образцов защитных покрытий ОС-56-33 в умеренном и холодном климате. Оборонный комплекс – научно-техническому прогрессу России. 2002. Вып.2. С.85-87.

[17] Чуппина -декоративные атмосферостойкие органосиликатные покрытия. Петербургский строительный рынок. 2005. № 6-7(81). С.34-35.

[18] , , Стародубцева эксплуатационной совместимости полимера кремнийорганического лака КО-921 и полиуретанового форполимера СКУ-ПФЛ. Химия и практическое применение кремнийорганических соединений. Тезисы докладов VIII совещания. СПб.: ИХС РАН. 1992. С.63.

[19] , Красильникова реологического метода для изучения совместимости полимерных компонентов в органосиликатных покрытиях. Температуроустойчивые функциональные покрытия. Тр. XVIII Совещания по температуроустойчивым функциональным покрытиям. Ч. II. Тула: Изд-во Тул. гос. пед. ун-та им. . 2001. С.120-123.

[20] , , Морозов и применение уретановых эластомеров. М.: ЦНИИТЭнефтехим. 1969. 60с.

[21] Лабутин и герметизирующие материалы на основе синтетических каучуков. Л.: Химия. 1982. 214с.

[22] , , Бейдер лакокрасочные покрытия. М.: Химия. 1989. 136с.

[23] , Шитов покрытия на основе уретановых эластомеров. М.: ЦНИИТЭнефтехим. 1977. 13с.

[24] S. V. Tchouppina, L. N. position – Structure – Properties Relationship and Durability of Modified Organosilicate Polymeric Composite. MRS 1995 Spring Meeting Symposium Proceedings. Polymer. Inorganic Interfaces II. 1995. Vol.385. No.58. P.276-282.

[25] , , Забырина -полимеры из полиорганосилоксанов для электроизоляционных покрытий воздушной сушки. Химия и практическое применение кремнийорганических соединений. Л. 1958. Вып.4. С.28-36.

[26] Николаев полимеры и пластические массы на их основе. М.-Л.: Химия. 1966. 768с.

[27] Карякина практикум по испытанию лакокрасочных материалов и покрытий. -М.: Химия. 1977. 240с.

[28] ГОСТ 9.407-84. ЕСЗКС. Покрытия лакокрасочные. Метод оценки внешнего вида.

[29] ГОСТ 9.401. ЕСЗКС. Покрытия лакокрасочные. Общие требования и методы ускоренных испытаний на стойкость к воздействию климатических факторов.

[30] W. A. Zisman Влияние состава адгезива на адгезию. Химия и технология полимеров. 1964. №11. С.107-140.

[31] Выписка из технологического регламента на производство СКУ-ПФЛ-ОП и переработку его в изделия. Л.: ВНИИСК. 1976. 5с.