ЗАЩИТНЫЕ ПОКРЫТИЯ НА ОСНОВЕ СИНТЕТИЧЕСКИХ КАУЧУКОВ (стр. 1 )

УДК 625.878

1, 2, 1

1,2

1 - Российский Экономический Университет им , Москва

2 - Институт биохимической физики им РАН, Москва

ЗАЩИТНЫЕ ПОКРЫТИЯ НА ОСНОВЕ СИНТЕТИЧЕСКИХ КАУЧУКОВ

Ключевые слова: защитные покрытия, синтетический каучук.

Потребность в защите металлических, бетонных, тканевых и резиновых изделий и конструкций от воздействий внешних агрессивных сред определяет поиски новых технологических решений в создании защитных материалов. Проведен анализ существующих методов защиты материалов с помощью покрытий, имеющих в своем составе синтетический каучук. Свойства защитных покрытий в основном зависят от свойств применяемых эластомеров. Разработка универсальной полимерной композиции нового поколения как основы защитных материалов многоцелевого назначения, имеет важное практическое значение.

Keywords: protective coatings, synthetic rubber.

New technological solutions in the creation of protective materials researches are determined by the need for protection of metal, concrete, fabric and rubber products and designs from external hostile environment. The analysis of existing methods of protecting materials by coating synthetic rubber showed that the properties of the coatings are largely dependent on the properties of the elastomers used. The development of universal new generation polymer as the base component of multi-purpose protective materials has great practical importance.

Введение

Потребность в защите металлических, бетонных, тканевых и резиновых изделий и конструкций от воздействий внешних агрессивных сред определяет поиски новых технологических решений в создании защитных материалов.

Диапазон использования защитных материалов и покрытий в настоящее время довольно широк. Существующие защитные материалы различаются как по назначению, свойствам, так и по содержанию основных ингредиентов.

Большинство используемых защитных материалов и покрытий представляют собой довольно сложные полимерные композиции. Использование в составе композиций каучуков различной природы позволяет регулировать реологические, физико-химические и физико-механические, адгезионные и диэлектрические свойства и т. д. Так например только атмосферная коррозия уничтожает 10-12% от выпускаемых в промышленных странах незащищенных металлоконструкций [1].

1.  Защитные покровные материалы на основе каучуков

Среди различных способов защиты металлов и металлоконструкций от атмосферной коррозии можно выделить следующие наиболее распространенные и экономически выгодные методы:

Защита металлических изделий и конструкций с применением покровных материалов на основе каучуков может быть осуществлена следующими способами:

1) облицовкой листами сырой резины с последующей вулканизацией или использованием готовых резиновых оболочек и вкладышей

2) газопламенным напылением порошкообразных каучуков в смеси с необходимыми ингредиентами, обеспечивающими вулканизацию покрытия в процессе напыления.

3) нанесение лакокрасочными приемами концентрированных растворов резиновых смесей с последующей вулканизацией высохшего покрытия

4) гуммирование латексами (водными дисперсиями каучуков) с применением электрического тока и без него.

Из перечисленных способов наиболее широкое применение получило гуммирование листовой сырой резиной с последующей вулканизацией [2], а также использование специальных гуммировочных составов.

1.1  Гуммирование листовой сырой резиной и гуммировочными составами

Исходным сырьём для данных видов защитных материалов служат каучуки полиолефинового типа, а. и. СКЭП (синтетический каучук этиленпропиленовый), БК (бутилкаучук), СКД (каучуки полидиенового типа), хлоропреновые каучук – для создания гуммировочных составов, СКИ-3 (синтетический каучук изопреновый), СКД (синтетический каучук диеновый), нитрильный каучук и др. [3]

Сравнительные анализы эффективности применения различных видов каучуков для гуммирования были описаны в работе авторов [4].

При условии сплошности и хорошей герметизации защищаемой поверхности данные методы защиты отличаются высокой надежностью и долговечностью. Однако гуммирование сопряжено с высокими энергозатратами, а обкладывание листовым материалом затруднено при защите конструкций сложной конфигурации. Кроме того, указанные способы защиты являются весьма трудоемкими в исполнении.

Для создания гуммировочных составов лидирующее значение имеют уретановые эластомеры (УЭ). Гуммировочные составы рассматриваемого типа подразделяются на ПЭУ (полиэфируретановые) и ПДУ (полибутадиенуретановые). Из большой группы уретановых каучуков наибольшее промышленное применение нашли полиэфируретановые эластомеры (ПУЭ). Каучуки данного типа выпускаются с индексом СКУ и по технологическим признакам подразделяются на вальцуемые СКУ-8 и литьевые СКУ-ПФЛ.

1)  Защитные покрытия на основе полиэфируретановых каучуков

Гуммировочный состав на основе жидкого уретанового каучука СКУ-ПФЛ наносят на защищаемые детали кистевым способом, так же есть возможность нанесения покрытия методом напыления. За один проход кистью с гуммировочным составом получается покрытие 0,2±0,25мм, всего наносят 4-5 слоев, покрытие толщиной свыше 1,5мм не рекомендуется, т. к. при этом снижается адгезия покрытия к металлу. Оптимальным физико-механическим свойствам покрытие отвечает спустя 14 суток (завершение процесса вулканизации). Данные покрытия вполне однородны по физико-механическим и антикоррозионным свойствам [5]. Покрытие из СКУ-ПФЛ обладает высокими эластическими свойствами и стойкостью только к минеральным маслам. Синтез каучука СКУ-ПФЛ осуществляется непосредственно на защищаемой поверхности. Температура вулканизации 20ºС, жизнеспособность состава исчисляется минутами. Химическая стойкость эрозионностойких покрытий на основе СКУ-ПФЛ невелика, т. к. они не разрушаются только в разбавленных кислотных или щелочных средах. Покрытия из СКУ-ПФЛ характеризуются хорошей сопротивляемостью атмосферному и тепловому старению, низкой температурой хрупкости -70ºС. [6] Пленки из СКУ-ПФЛ обладают более высокой стойкостью по сравнению с покрытиями из силоксановых и полисульфидных каучуков.

2) Защитные покрытия на основе полибутадиенуретановых каучуков.

Защитные покрытия данного типа обладают высокой прочностью, износостойкостью, высокой гидролитической стойкостью, что делает их пригодными для получения защитных покрытий, эксплуатирующихся в водных средах

Защитные покрытия из полибутадиенуретанов (ПДУ) в виде жидких гуммировочных составов имеют непредельную основу и в связи с этим недостаточно атмосферостойкие, быстро стареют под ультрафиолетом и не выдерживают даже кратковременного контакта с минеральными маслами и другими нефтепродуктами.

Работы [7,8] посвящены изучению получения и применения покрытий данного типа. Гуммировочный состав на основе форполимера СКУ-ОБД, получаемого на основе жидкого олигобутадиена (ОБД) и толуолдиизоцианата (ТДН) обеспечивает химическую стойкость покрытия, значительно превосходящую стойкость покрытий на основе СКУ-ПФЛ. Жизнеспособность рабочего состава составляет 0,5-0,7 час. Недостаточная масло - и бензостойкость пленок и покрытий на основе СКУ-ОБД связана с карбоцепным строением исходного каучука. Они неустойчивы так же к ультрафиолетовому облучению, что, по-видимому, объясняется большим количеством двойных связей в макромолекуле СКУ-ОБД. Антикоррозионные испытания данных покрытий толщиной 1 мм при 20°С на углеродистой стали, нанесенных на грунт Б-ЭП-0126 или клей ПУ-2, показали высокие защитные свойства в таких коррозионно-агрессивных кислотах как 10%-ная азотная, 30%-ная соляная, 60%-ная серная и 40%-ная фосфорная. Надежная защита обеспечивается также в растворах едкого натра и минеральных солей [9].

1.2  Защитные покрытия на основе полиуретанового каучука

Т. к полиуретановые покрытия не обладают собственной адгезией к металлу, необходимо дополнительное использование адгезива для крепления покрытия к субстрату. В качестве адгезивов используются различные грунты на основе фенолформальдегидных, эпоксиалкидных и эпоксидных смол. Нанесение уретановых покрытий производится по слою грунта ВЛ-02 в сочетании с ВЛ-023 или грунта ХС-010 на основе сополимера винилхлорида с винилиденхлоридом [10].

Для получения защитных покрытий, наносимых распылением, выдерживающих коррозийный износ при кратковременном нагреве до 250ºС, используется отвердитель метафенилендиамин (МФДА). Такой состав носит название СКУ-ПФЛМ. Двухкомпонентная смесь, в состав которой входит раствор МФДА в полиокситетраметиленгликоле (ПТМГ) назван СКУ-ПФЛБ. Напыляемые пленки и покрытия из этих составов обладают высокой прочностью, эластичностью, а по эрозийной стойкости превосходят нержавеющую хромоникелевую сталь в 6-7 раз. Эксплуатация возможна при кратковременном воздействии температуры вплоть до 250-275ºС

При нанесении напылением слой быстро достигает толщины от 1 до 5 мм и больше, но не имеет той гидролитической стойкости, что обычные литьевые полиуретаны. Существуют более гидролитически стойкие системы на основе простых полиэфиров, но у них меньше сопротивление истиранию [11].

К недостаткам покрытий на основе полиуретанового каучука относятся:

-увеличение стоимости за счет дополнительного использования грунта

-длительная вулканизация покрытия для приобретения оптимальных физико-механических свойств (14 суток)

-при работе с полиуретановым каучуком огромное внимание уделяют степени чистоты растворителя (в качестве растворителей используют метилэтилкетон и циклогексанон).

- при горении полиуретановых покрытий выделяются особо токсичные газы, включая оксид углерода и цианистый водород.

Полиуретановое покрытие, модифицированное алкосиланом, используется для защиты строительных конструкций от воздействия различных неблагоприятных факторов [12].

Однокомпонентное полиуретановое покрытие мастичного типа на основе чистых эластичных полиуретановых смол (Universum Polimast) используется для устройства бесшовных кровельных покрытий, отличающихся высокой эластичностью.