Модификация эпоксиэфиром полимерных материалов для лакокрасочных покрытий (стр. 14 )

  Для оценки влияния эпоксиэфирного олигомера на процесс плёнкообразования воднодисперсионных покрытий, были определены  минимальная температура плёнкообразования дисперсий. Метод определения минимальной температуры пленкообразования представлен в п. 2.2.11. Полученные данные представлены в таблице 4.3.

Таблица 4.3 – Минимальная температура пленкообразования дисперсий

Образец	Содержание эпоксиэфира, %	Минимальная температура пленкообразования, ◦С
АСД52	-	52
АСД24	-	25
АСД52 +ЭЭ	4,60	50
14,2	50
20,45	45
АСД24+ЭЭ	3,71	23
10,8	26
12,53	21

Как показывают экспериментальные данные, эпоксиэфирный олигомер проявляет себя в роли временного пластификатора для дисперсии АСД52, приводя к снижению МТП. Для дисперсии АСД24 эпоксиэфир практически не влияет на МТП.        

  Для оценки поверхностной активности покрытий, содержащих эпоксиэфирный олигомер, проведены исследования критического поверхностного натяжения совмещенных покрытий методом, изложенным в разделе 2.2.5.

Таблица 4.4 – Критическое поверхностное натяжение (у кр) акриловых покрытий

Образец	Уравнение cosи= f(у)	Коэффициент корреляции, R2	у кр, мН/м
АСД 24	cosи = -0,0182 у + 1,5944	0,80	32,6
АСД24	0,2% ЭЭ	cosи = -0,0165 у + 1,3977	0,98	24,0
0,6% ЭЭ	cosи = -0,0143 у + 1,3087	0,90	21,6
1,0% ЭЭ	cosи = -0,0148 у + 1,3336	0,84	22,4
1,8% ЭЭ	cosи = -0,0141 у + 1,2977	0,85	21,1
4,0% ЭЭ	cosи = -0,013 у + 1,3108	0,98	23,9
10,8% ЭЭ	cosи = -0,0111 у + 1,2734	0,94	24,6
АСД 52	cosи = -0,0133 у + 1,3843	0,99	29,0
АСД 52	0,2% ЭЭ	cosи = -0,0192 у + 1,6313	0,95	32,8
0,7% ЭЭ	cosи = -0,0196 у + 1,6345	0,95	32,4
1,4% ЭЭ	cosи = -0,0157 у + 1,4878	0,96	31,0
2,2% ЭЭ	cosи = -0,0219 у + 1,7047	0,93	32,0
4,0% ЭЭ	cosи = -0,0132 у + 1,3172	0,97	24,0
14,2% ЭЭ	cosи = -0,0151 у + 1,42	0,87	27,8

Из результатов, приведенных в табл.4.4 видно, что введение небольших количеств эпоксиэфира в состав дисперсии АСД 24  приводит к значительному снижению критического поверхностного натяжения, которое достигает минимального значения при массовом содержании эпоксиэфира 1,8%. Поверхностная энергия покрытия на основе дисперсии АСД 52 начинает снижаться при достижении массового содержания эпоксиэфира в ее составе  4,0%.

Из представленных данных можно сделать вывод, что присутствие эпоксиэфирного олигомера в составе акриловых пленок позволяет повысить их гидрофобность. Поверхностная энергия покрытий более значительно снижается для пленок, сформированных из полимерной дисперсии с  минимальной температурой плёнкообразования 24 о С, что связано с большей диффузионной подвижностью поверхностно-активных компонентов в этой пленке, чем в пленке, сформированной из дисперсии с большей МТП. 

       

5. Модифицирование пигментированных материалов

В случае пигментированных покрытий часть эпоксиэфира, естественно, будет адсорбироваться на поверхности пигментов и наполнителей. Для оценки возможности использования эпоксиэфира в качестве диспергатора и стабилизатора водных дисперсий пигментов нами изучена адсорбция водорастворимого эпоксиэфирного олигомера с кислотным числом  89 мг КОН/г на поверхности желтого железооксидного пигмента, оксида хрома, голубого фталоцианинового пигмента и мела.

На рис.5.1 приведены изотермы адсорбции олигомера на поверхности пигментов, рассчитанные по результатам потенциометрического титрования пигментных суспензий раствором эпоксиэфира. 

     

  а  б 

 
  в  г

Рис. 3.1-  Изотермы адсорбции эпоксиэфира на поверхности пигментов: a–фталоцианиновый голубой; б - желтый железооксидный пигмент; в - оксид хрома, г – мел

Вид изотерм адсорбции для исследованных пигментов свидетельствуют  о её полимолекулярном характере. Причем для желтого железооксидного пигмента и карбоната кальция имеет место хемосорбция, связанная с образованием на поверхности частиц пигмента и наполнителя нерастворимых поверхностных соединений железа и кальция, соответственно, с карбоксильными группами эпоксиэфира. Эти результаты хорошо согласуются с данными по адсорбции стеариновой кислоты на желтом железооксидном пигменте, приведенными в [20,с.36]. Причина её хемосорбции аналогична причине хемосорбции эпоксиэфира.

При получении водно-дисперсионных материалов проводят предварительное диспергирование пигментов и наполнителей в водном растворе функциональных добавок. Поверхностная активность эпоксиэфира может быть использована и при получении такого водного пигментного полуфабриката.

Диспергирование пигментов при получении пигментного полуфабриката мы проводили в диссольвере в среде,  представляющей собой водный раствор загустителя (гидроксиэтилцеллюлоза), диспергатора (триполифосфат натрия), антифриза (этиленгликоль), пеногасителя (BYK-024) и различного количества водорастворимого эпоксиэфира. Эффективность диспергирования в диссольвере определяется гидродинамическими условиями, зависящими от вязкости среды [142].

Для оценки влияния эпоксиэфира на реологические свойства среды для диспергирования получены кривые вязкости для разного его содержания, приведенные на рис. 5.2.

 

Рис. 5.2 – Реологические свойства среды для получения водных полуфабрикатов при различном содержании эпоксиэфира : 1 – без эпоксиэфира; 2- 0,5% ; 3 - 1%;4 - 1,5%; 5- 2%

Из приведенных данных следует, что  среда для полуфабриката проявляет явно выраженные дилатантные свойства. Введение в ее состав  эпоксиэфира от 0,5 до 1,5 % повышает вязкость, но при этом значительно снижает дилатансию, которая практически исчезает при скоростях сдвига, превышающих 700 с-1 и характер течения приближается к ньютоновскому. Такой характер течения предпочтителен при диспергировании материалов в диссольвере [142]. При повышении содержания эпоксиэфира до 2% вновь возникает дилатансия. Такое влияние эпоксиэфира на реологические свойства среды для диспергирования пигментов связано, по всей вероятности с изменением его совместимости  с водным раствором функциональных добавок.

С целью определения совместимости эпоксиэфира дисперсионной средой водного пигментного полуфабриката была получены спектры поглощения этих систем с различным содержанием эпоксиэфира  в УФ и видимой области спектра (рис. 5.3).

Рис. 5.3 – Спектры поглощения водных растворов полуфабриката с различным содержанием эпоксиэфира

Как видно из рис. 5.3  , влияние эпоксиэфира на спектры поглощения имеет некоторую аналогию с изменением реологических свойств. После резкого подъема оптической плотности при введении небольших количеств эпоксиэфира имеет место её снижение, по крайней мере, до 1,5% его содержания в системе. Уже при содержании 2% оптическая плотность вновь возрастает, что, по всей вероятности, связано с переходом олигомера в золь. Это отражается и на снижении вязкости (рис.  5.2 ) 

В связи с тем, что введение водорастворимого эпоксиэфира в состав водного полуфабриката для диспергирования влияет на его реологические свойства и изменяет характер течения, следует ожидать, что в присутствии эпоксиэфира могут изменяться реологические свойства пигментных паст, полученных с использованием его в качестве диспергатора.

  На рис. 5.4 – 5.6 - представлены кривые вязкости пигментных паст на основе исследуемых пигментов и наполнителей. Для оценки тиксотропии системы динамическую вязкость определяли при увеличении скорости сдвига, а затем при ее снижении.

 

  а  б

Рис. 5.4 –  Кривые вязкости водных паст желтого железооксидного пигмента без добавки (а) и с добавкой водорастворимого эпоксиэфира (б).

  а  б 

Рис. 5.5 – Кривые вязкости водных паст оксида хрома без добавки (а) и с добавкой водорастворимого эпоксиэфира (б)