CC BY
5
УДК 667.6
Левочкина А.А., Апанович Н.А., Ерохина И.Д.
Исследование влияния стеклянных микросфер на тиксотропные свойства наполненных эпоксидных композиций
Левочкина Анна Андреевна - магистрант 1-го года обучения кафедры инновационных материалов и защиты от коррозии; Annatlife 16161@yandex.ru.
Апанович Николай Алексеевич - к.х.н., доцент кафедры инновационных материалов и защиты от коррозии;
ФГБОУ ВО «Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева»,
Россия, Москва, 125047, Миусская площадь, дом 9.
Ерохина Ирина Дмитриевна - инженер-исследователь;
ОАО «Котласский химический завод»,
Россия, Москва, 117105, 1-й Нагатинский пр., 6 стр.1 .
Защита металлов от коррозии — это актуальная задача современного мира. Одним из эффективных способов защиты металлоконструкций являются лакокрасочные покрытия. Несмотря на то, что лакокрасочные материалы и покрытия на их основе известны достаточно давно, современная промышленность предъявляет к ним новые жесткие требования.
Ключевые слова: антикоррозионные покрытия, тиксотропия, эпоксидные олигомеры, стеклянные микросферы.
Investigation of the effect of glass microspheres on the thixotropic properties of filled epoxy compositions
Levochkina A.A.1, Apanovich N.A.1, Erokhina I.D.2
1.D. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russian Federation 2^otlas chemical plant, Moscow, Russian Federation
Protection of metals from corrosion is an urgent task of the modern world. One of the most effective ways to protect metal structures are paint coatings. Despite the fact that paint and varnish materials and coatings based on them have been known for a long time, modern industry imposes new stringent requirements on them. Keywords: anticorrosive coatings, thixotropy, epoxy oligomers, glass microspheres.
Введение
Одной из активно развивающихся отраслей промышленности, где широко востребованы лакокрасочные материалы, и покрытия на их основе является судостроение и судоремонт. Современные тенденции в технологии окраски судов направлены на создание толстостенных покрытий, обладающих значительной величиной нестекающего слоя, который необходим для предотвращения образования подтеков при нанесении на вертикальную поверхность. Как известно, величина нестекающего слоя лакокрасочного материла, определяется его тиксотропными свойствами [1]. В свою очередь эти свойства можно регулировать введением неорганических веществ [2]. Необходимо отметить, что неорганические добавки толерантны к типу полимерной матрицы, что делает их довольно универсальными. В качестве таких добавок могут выступать различные соединения, имеющие пластинчатую структуру, так и обладающие развитой удельной поверхностью [3]. Однако, как видно из анализа периодической литературы, имеются лишь общие рекомендации по применению таких добавок
[4].
Экспериментальная часть
В нашей работе в качестве тиксотропной добавки
были выбраны полые, стеклянные, тонкостенные борсиликатные микросферы, с удельной плотностью - 0,28 г/см3 и средним диаметром частиц 30 микрон, производство которых во всем мире развивается на протяжении последних десятилетий. Достоинством этих микросфер являются низкая плотность и развитая удельная поверхность, а также инертность к агрессивным средам. В качестве полимерной матрицы были выбраны эпоксидиановые олигомеры с эпоксидным эквивалентом 450г/экв. в сочетании с полиаминами, так как покрытия на их основе широко используются в качестве антикоррозионной защиты различных металлоконструкций. Основу
неорганической дисперсной фазы составляет сульфат бария. Соотношение полимерной матрицы и неорганической фазы выбрали на основании суммарной критической объемной концентрации этой фазы, при этом избыток полимера составил 20% от критического [5]. Приготовление лакокрасочных систем вели диспергированием по методу «тощих паст» [6].
На рисунке 1 представлен график зависимости толщины нестекающего слоя от содержания микросфер в исследуемых системах, в которых объемное содержание сульфата бария было постоянным, а содержание микросфер изменялось от 5 до 25 об.% на общую рецептуру.
о 1-
g i
В
ч о
н
400 300
§
íg 200
£ <2 100 О о ё 0
lililí
10 15 19 20 21 25
Объемное содержание стеклянных микросфер,%
Рисунок 1. Зависимость толщины нестекающего слоя от объемного содержания микросфер
Как видно зависимость величины нестекающего слоя от объемного содержания микросфер носит экстремальный характер с максимумом - 19 об%. По нашему мнению, это может быть связано с различными физико-химическими процессами, происходящими в системе. Так при низком содержании микросфер за счет их электростатических взаимодействия между собой в системе возникают благоприятные условия для возникновения явления структурирования с участием
этих микросфер и полимерной матрицы. А при прохождении через определенное «критическое» содержание микросфер они более охотно взаимодействуют между собой, образуя вторичные агрегатов, а не с полимерной матрицей, за счет чего тиксотропные свойства ухудшаются.
В пользу этого предположения свидетельствует влияние объемного содержание микросфер на седиментационную устойчивость исследуемой системы [7], приведенное на рисунке 2.
ая ©\
н л л а н К
елсит ни е о
с ил л с с
о е
н «
т а
О р
110
100
90
80
Основная часть □ Осветленная часть
15
19 20 21
Объемное содержание стеклянных микросфер,%
Рисунок 2. Влияние объемного содержания микросфер на седиментационную устойчивость системы
Как видно, система с содержанием микросфер 19 % стабильна на протяжении 120 суток.
Заключение
Таким образом, в ходе проделанной работы получено, что введение полых стеклянных микросфер в наши эпоксидные лакокрасочные системы приводят к увеличению нестекающего слоя за счет придания этой системе тиксотропных свойств. Так при использовании полых стеклянных микросфер с удельной плотностью - 0,28 г/см3 и средним диаметром частиц 30 мкм при их объемном содержании 19% величина нестекающего слоя составляет 350 мкм, при это система седиментационно устойчива в течении 120 суток.
Список литературы
1. Кирсанов Е.А., Неньютоновское течение дисперсных, полимерных и жидкокристаллических систем. - М.: Техносфера, 2016. - 384с.
2. Лебедева Е.А., Кулакова О.С., Дринберг А.С.,
Контроль реологических характеристик
лакокрасочных материалов // Наукоемкие технологии функциональных материалов: тезисы докл. VI Международной научно-технической конференции. -2019. - С. 36-37.
3. Патент РФ № 2020133276, 09.10.2020.
4. Патент РФ № 2008127186/04, 07.07.2008.
5. Потапчик А.Н., Егорова А.Л. Определение концентрации пигментов в
основе эпоксидных
сравнение методов // и технологии создания и обработки материалов. - 2019. - С.82-91.
6. Индейкин Е.А., Лейбзон Л.Н., Толмачев И.А. Пигментирование лакокрасочных материалов. -Ленинград: Химия, 1986. -160с.
7. Антонова М.В., Карапузова Н.А., Апанович Н.А., Исследование влияния поверхностно-активных веществ на стабильность воднодисперсионных люминофорсодержащих суспензий // Успехи химии и химической технологии. - 2010. - с.13-18.
критической объемной покрытиях на
пленкообразователей: Современные методы
5
