CC BY
31
УДК 678.686
В.А. Брежнев, Л.А. Оносова
Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ФОРМИРОВАНИЯ ПОКРЫТИЙ НА ОСНОВЕ МОДИФИЦИРОВАННЫХ ЭПОКСИАМИННЫХ КОМПОЗИЦИЙ
The relative hardness and the maintenance gel-fraction of surfaces with blocked polyamines was found and the possibility of substitute the traditional amine firm for the blocked amines firms was appreciated.
Определена относительная твёрдость и содержание гель-фракции покрытий с использованием блокированных полиаминов и оценена возможность замены традиционного аминного отвердителя блокированными аминными отвердителями.
В современном мире коррозия металлов и защита их от коррозии является одной из важнейших научно-технических и экономических задач. Среди многообразия средств и способов защиты металлов от коррозии значительная роль по-прежнему принадлежит лакокрасочным материалам (далее по тексту - ЛКМ). Окрашивание различных поверхностей, конструкций, изделий и т.д. можно производить различными ЛКМ. При выборе необходимо учитывать рекомендации предприятия-изготовителя, природу окрашиваемой поверхности, способность материала обеспечить противокоррозионную защиту в конкретных условиях эксплуатации (постоянно или периодически воздействуют агрессивные среды, эксплуатируется ли покрытие внутри помещения или на открытом воздухе, какие агрессивные факторы превалируют и т. п.), требуемую толщину и срок службы покрытия. Одним из видов покрытий для защиты от коррозии конструкций, эксплуатируемых во влажных условиях, являются покрытия на основе модифицированных эпоксиаминных композиций, в состав которых входят латентные («скрытые») отвердители, которые взаимодействуют с эпоксидными олигомерами только в присутствии воды. Они химически преобразуют воду, находящуюся на защищаемой поверхности, выводя её из состава покрытия вместе с летучей частью композиции. К такому типу относятся кетиминные отвердители, представляющие собой продукты взаимодействия аминов и кетонов [1, 2].
Таблица 1. Характеристика аминных отвердителей.
Условное обозначение d420, г/см3 П , мПа^с nd20 Аминный эквивалент
ДЭТА 1,3775 26,97 1,4838 25,75
ДЭТА+ЦГ 1,3725 16,67 1,5100 65,75
ДЭТА+МЭК 1,2790 12,98 1,484 52,75
В данной работе исследовались процессы отверждения композиционного материала на основе олигомера Э-40 модифицированными аминными отвердителями в условиях 20±2°С и относительной влажности 70±2% и 98±2%. Были использованы: диэтилентриамин (ДЭТА) и модифицированные амины - аддукты диэтилентриамина с циклогексаноном (ДЭТА+ЦГ) и метилэтилкетоном (ДЭТА+МЭК). Их характеристики приведены в табл. 1. В качестве добавок, ускоряющих процесс отверждения использовали аминоалкилфенол (АФ):
и 2, 4, 6 - трис (диметиламинометил) фенол (ДМАФ):
(СН3)аНСНя-^|-СНяЫ(СН,)а
Контроль процесса отверждения проводили по содержанию гель-фракции в плёнке и относительной твёрдости покрытия. Полученные данные приведены в табл. 2 и на рис. 1, 2.
Таблица 2. Зависимость содержания гель-фракции от времени отверждения эпоксидной
композиции при 20±2°С.
Состав композиции Время отверждения, сутки
отвердитель ускоритель 1 2 3 4 7 10
относительная влажность 70±2%
ДЭТА - 84 86 86 87 89 91
ДЭТА+ЦГ АФ 67 77 81 82 84 85
ДЭТА+МЭК АФ 81 85 86 87 88 88
ДЭТА+ЦГ ДМАФ 78 82 83 84 87 87
относительная влажность 98±2%
ДЭТА+ЦГ АФ 78 82 83 84 85 87
ДЭТА+МЭК АФ 85 87 87 88 88 89
ДЭТА+ЦГ ДМАФ 82 85 86 87 89 89
Сравнительный анализ отверждения при использовании диэтилентриамина и блокированных аминных отвердителей, с использованием ускоряющей добавки аминоалкилфенола, проведённый на основании данных, приведённых в табл. 2 и рис. 1, показывает, что при относительной влажности 70% с большей скоростью идёт структурообразование при испозовании диэтилентриамина, блокированного метилэтилкетоном. При этом содержание гель-фракции за 1 сутки составило 81%, а за 7 суток - 88%, в то время как для диэтилентриамина, блокированного циклогексаноном эти же величины составляют 67% и 85% соответственно.
В условиях 98% влажности с большей скоростью идёт процесс отверждения при использовании диэтилентриамина, блокированного метилэтилкетоном, при этом содержание гель-фракции за 1 сутки составило 85%, а за 7 суток - 89%, в то время как для диэтилентриамина, блокированного циклогексаноном эти же величины составляют 78% и 87% соответственно.
В целом, при отверждении в условиях 98% влажности наблюдаются меньшие значения твёрдости, чем при отверждении в условиях 70% влажности.
Вышеприведённые данные позволяют расположить отвердители в следующий ряд, по убыванию значений твёрдости, в зависимости от типа отвердителя:
- при 70% влажности:
ДЭТА > ДЭТА+МЭК > ДЭТА+ЦГ
- при 98% влажности:
ДЭТА+ЦГ > ДЭТА+МЭК
Данные, полученные при отверждении с использованием диэтилентриамина, блокированного циклогексаноном, с использованием ускоряющей добавки 2, 4, 6 - трис (диметиламинометил) фенола, приведённые в табл. 2 и рис. 2, свидетельствуют о том, что при относительной влажности 70% содержание гель-фракции за 1 сутки составило 78%, а
за 7 суток - 87%, в то время, как при относительной влажности 98% эти же величины составляют 82% и 89% соответственно.
В данном случае, при отверждении в условиях 98% влажности также наблюдаются меньшие значения твёрдости, чем при отверждении в условиях 70% влажности.
Рис. 1. Зависимость относительной твёрдости покрытия от времени отверждения в условиях 70% и 98% влажности при использовании ускоряющей добавки аминоалкилфенола. * - отверждение
в условиях 98% влажности.
Время, сутки
■Щ— ДЭТА -А—ДЭТА+ЦГ -»-ДЭТА+ЦГ(*)
Рис. 2. Зависимость относительной твёрдости покрытия от времени отверждения в условиях 70% и 98% влажности при использовании ускоряющей добавки 2, 4, 6 - трис (диметиламинометил) фенола. * - отверждение в условиях 98% влажности.
Таким образом, несколько меньшее содержание гель-фракции при использовании отвердителя, блокированного циклогексаноном, по-видимому, связано с меньшей летучестью циклогексанона (относительная летучесть по эфиру 40,4), высвобождающегося при гидролизе кетимина, по сравнению с отвердителем на основе диэтилентриамина и метилэтилкетона, относительная летучесть которого составляет 6,3. При чём во всех случаях содержание гель-фракции при высокой влажности выше, чему также способствует более высокая скорость гидролиза кетимина в этих условиях. Кроме того, как видно из приведённых данных, тип ускорителя значительного влияния на глубину структурирования не оказывает.
На основании вышеизложенных данных можно судить о том, что по степени отверждения, покрытия, сформированные в условиях 98% влажности на основе композиций, в которых в качестве отвердителей использовались блокированные аминные отвердители практически не уступают покрытиям, сформированным в условиях 70%
влажности на основе композиций, в которых в качестве отвердителей использовались диэтилентриамин и блокированные аминные отвердители.
Список литературы
1. Оносова, Л.А.Перспективные эпоксидные материалы для защитных покрытий по металлу/ Л.А.Оносова, Г.М. Цейтлин //Новые материалы и технологии защиты от коррозии. Тез. докл. V международной практической конференции. - М, 2002. - С. 32.
2. Авдеева, Е.А. Блокированные аминные отвердители для эпоксидных материалов/ Е.А.Авдеева, Л.А.Оносова и др.. //Успехи в химии и химической технологии: сб. науч. тр. (под ред. Саркисова П.Д., Сажина В.Б.), 2005. - Т. XIX, №6 (54). - С. 121.
УДК 541.64:539.3
А.Ю. Василенко, Д.Д. Новиков, Ю.М. Будницкий, Э.В Прут
Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия Институт химической физики им. Н.Н Семенова РАН, Москва, Россия
СТРУКТУРА И СВОЙСТВА СМЕСЕЙ ПОЛИЭТИЛЕН НИЗКОЙ ПЛОТНОСТИ/ПОЛИСТИРОЛ
The structure and properties of polymer blends of varied composition including LDPE and PS were studied. LDPE was pulverized into a powder and PS was not pulverizable by itself. LDPE/PS blends can be converted into powder independently of composition. During pulverization of blends with PS content greater than 50 wt%, an increase in the particle size was found. LDPE content in the blends depends on the particle size. The effects of HTSD processing on the physical properties of the virgin LDPE and LDPE/PS blends were also studied.
В работе изучена структура и свойства полимерных смесей различных по массовому составу композиций на основе полиэтилена низкой плотности (ПЭНП) и полистирола (ПС). Для измельчения и смешения использовали метод высокотемпературной сдвиговой деформации (ВТСД). В отдельности ПЭНП измельчается, а ПС нет. Смеси ПЭНП/ПС измельчаются независимо от состава. При измельчении смесей с содержанием ПС более 50 масс. % происходило увеличение размера частиц. Размер получаемых частиц зависит от содержание ПЭНП в смесях.
Смешение различных полимеров представляется весьма перспективным способом создания новых материалов. Это также эффективный путь улучшения некоторых свойств обычных пластиков. Однако несовместимость компонентов приводит к неудовлетворительным свойствам большинства полимерных смесей. Чтобы избежать этого необходимо использование новых методов смешения полимеров. Один из таких методов - это метод воздействия высокотемпературных сдвиговых деформаций (ВТСД), который позволяет комбинировать смешение компонентов, измельчение материала и в некоторых случаях химическую модификацию с образованием сополимеров на межфазной границе вследствие механохимических реакций при смешении [1]. Следовательно, широкое варьирование интенсивности механического воздействия может контролировать степень гетерогенности полимер-полимерных смесей на различных структурных уровнях и формировать материалы со свойствами, отличными от свойств исходных компонентов.
В этой работе были изучена структура и свойства полимерных смесей различного состава, включая частично кристаллический термопластичный полимер (ПЭНП) и аморфный полимер (ПС). ПЭНП и ПС- несовместимые полимеры. В качестве основных объектов исследования использовали: - полистирол (ПС) (марка ПСС-550К, модуль упругости 2180 МПа, прочность при разрыве 39.6 МПа, относительное удлинение 3,25%,
