CC BY
117
УДК 667.6:628.978.3
Н.А. Карапузова, Р.Н. Назыров, Н.А. Апанович.
Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ЗАГУСТИТЕЛЕЙ НА СВОЙСТВА ВОДНОДИСПЕРСИОННЫХ ЛЮМИНОФОРСОДЕРЖАЩИХ КОМПОЗИЦИЙ
There have been lead the analysis of the influence of different types of rheology additives on the posphorescental water-dispersion compositions. Optimal content of rheology additives for the posphorescental water-dispersion compositions having good rheological characteristics was determined.
Изучено влияние загустителей на свойства люминофорсодержащих воднодисперсионных композиций. Установлен оптимальный состав и содержание загустителя для люминофорсодержащих водно-дисперсионных композиций, обладающих хорошими реологическими характеристиками.
В настоящее время воднодисперсионные лакокрасочные материалы широко применяются в различных областях промышленности для создания защитных, декоративных и защитно-декоративных покрытий на поверхности различных изделий. Эти материалы являются более экологически безопасными по сравнению с системами на органических растворителях, так как произведены на водной основе. Люминофорсо-держащие лакокрасочные композиции способны светится в темноте. Покрытия на основе подобных композиций используются для обеспечения дополнительной безопасности гражданского населения в чрезвычайных ситуациях (пожары, взрывы и т.п.), путем маркировки эвакуационных входов-выходов, индикации лестниц, шахт лифтов и т.д.
Чтобы обладать хорошими потребительскими характеристиками, быть удобными при нанесении и седиментационно-устойчивыми при хранении качественные краски обязательно должны быть неньютоновскими жидкостями, вязкость которых сильно зависит от скорости сдвига. Традиционно для загущения водных лакокрасочных систем применяются различные эфиры целлюлозы. Нами были выбраны промышленные загустители на основе гидроксиэтилцеллюлозы марок Natrosol LR, Natrosol MHBR, Na-trosol HHBR общей формулой ({C6H7O2(OH)3-x [(OCH2CH2)yOH]x}n ,где степень замещения x составляет около 1,5 y - около 2,5 [1]), и на основе модифицированной гидроксиэтилцеллюлозы марок Natrosol Plus 330 PA и Natrosol НЕ 10К. Нами были приготовлены растворы загустителей различных концентраций в воде (таб.1).
Табл. 1. Вязкость водных растворов эфиров целлюлозы
Пэф [ мПас] П уд
Natrosol LR 14 13
Natrosol MHBR 4000 4000
Natrosol HHBR 15000 15000
Natrosol Plus 330 PA 2100 2100
Natrosol НЕ 10К 31000 31000
Примечание: концентрация водных растворов загустителней 1,5%масс.; скорость сдвига Б=103 с-1.
Загущающее действие гидроксиэтилцеллюлозы в воде связано, прежде всего, с переплетением полимерных цепей и образованием водородных связей. В ряду Natrosol LR, Natrosol MHBR, Natrosol HHBR вязкость систем возрастает, это связано с различным количеством ангидроглюкозных звеньев в основной цепи. Таким образом, чем выше молекулярная масса эфира целлюлозы, тем выше сгущающее действие его на во-
ду, как видно из данных исследования (таб.1) для высокомолекулярной гидроксиэтил-целлюлозы эта величина составляет несколько порядков.
Известно, что эфиры целлюлозы применяются в водных композициях как модификаторы реологии. После нанесения жидкой системы на вертикальную подложку она стремится стечь под действием силы тяжести, поэтому нами было исследовано поведение растворов гидроксиэтилцеллюлозы при воздействии широкого диапазона скоростей сдвига (рис. 1).
« PQ
Скорость сдвига D, с-1
Рис. 1. Типичная кривая течения раствора гидроксиэтилцеллюлозы в воде
В результате исследований оказалось, что растворы исследуемых нами эфиров целлюлозы проявляют себя как псевдопластические жидкости в интервале концентраций 0,5 - 2%масс. При увеличении нагрузки вязкость системы уменьшается, вследствие того, что скорость сдвига больше скорости образования равновесных пространственных структур, возникающих в результате взаимодействий между частицами. Наибольшее отклонение от ньютоновского течения проявили растворы загустителей марок Na-trosol HHBR и Natrosol НЕ 10К с концентрацией около 1,5%.
Естественно, при введении загустителя в пигментную суспензию он может взаимодействовать с дисперсионной средой - водой, и оказывать влияние на стабильность суспензии.
Люминофорсодержащие суспензии получали на лабораторном бисерном дисперга-торе, на основе алюминийстронциевого люминофора промышленной марки ФВ-530Д.
В результате исследований оказалось, чем более высококонцентрированный раствор загустителя используется, тем выше вязкость системы. Вероятно, это связано с тем, что для достижения определенной концентрации загустителя в композиции, менее концентрированного раствора требуется больше, в результате, повышается доля воды в системе, вызывая нарушения адсорбционного равновесия в люминофорсодержащей системе.
Таким образом, наиболее целесообразно использовать для загущения люмино-форсодержащей суспензии растворы загустителей с концентрацией 2% для Natrosol MHBR, Natrosol HHBR, Natrosol Plus 330 PA и Natrosol НЕ 10К и 5% для Natrosol LR, при концентрации сухого вещества 0,25 - 1,30 %масс.
Известно, что чем меньше загустителя добавляется в композицию, тем лучше ее свойства. Загуститель пагубно влияет на влагостойкость и влагопоглощение покрытия, а так же на открытое время краски [1].
Известно, что загуститель марки Natrosol Plus 330 PA это гидрофобно-модифицированный эфир гидроксиэтилцеллюлозы. Благодаря такому строению он не только загущает водную фазу краски, но и может быть реагировать с другими компо-
5
4
3
2
3
4
2
5
10
нентами наполненной суспензии - пленкообразующим, стабилизаторами, диспергато-рами, смачивателями и т.п.
Концентрация загустителя, %масс
о - 2% раствор Natrosol HHBR в воде о - 1,5% раствор Natrosol HHBR в воде
□ - 1% раствор Natrosol HHBR в воде
□ - 0,5% раствор Natrosol HHBR в воде
Рис. 2. Типичная зависимость вязкости люминофорсодержащей суспензии от концентрации раствора загустителя
Люминофорсодержащие композиции были получены смешением водной дисперсии поливинилацета и суспензии люминофора.
Табл. 2.Эффективная вязкость и розлив люминофорсодержащей композиции.
Загуститель Содержание загустите-ля,%масс. Пэф [мШх], при D=102 ^ с-1 Загущен ие, %, при 1 D=102 с-1 Пэф [мПас], при D=105 ^ с-1 Загущение, % , при D=105 с-1 Розл ив
Natrosol LR 1,25 3500 52 393 40 4
Natrosol MHBR 0,25 3000 30 357 27 4
Natrosol HHBR 0,25 6000 161 380 36 5
Natrosol Plus 330 PA 0,25 7000 204 460 64 5
Natrosol НЕ 10К 0,25 10000 335 525 87 5
Как видно из таблицы 2 загущающее действие модифицированных эфиров целлюлозы марок Natrosol Plus 330 PA и Natrosol НЕ 10К выше, чем у немодифицирован-ных добавок. Благодаря воздействию двойного загущающего действия на воду и полимерную дисперсию эти добавки могут быть использованы самостоятельно для загущения люминофорсодержащей воднодисперсионной композиции. Предпочтительнее использовать загуститель марки Natrosol Plus 330 PA так как он обладает не очень высокой молекулярной массой, следовательно, композиция с ним будет более устойчива к разбрызгиванию при нанесении. А загустители на основе немодифицированной гид-роксиэтилцеллюлозы должны использоваться в люминофорсодержащих воднодиспер-сионных композициях совместно с загустителями ассоциативного типа.
Таким образом, для загущения воднодисперсионных люминофорсодержащих композиций целесообразно использовать загустители на основе гидрофобномодифици-
рованной гидроксиэтилцеллюлозы с содержанием 0,25 - 0,5 %масс. с введением его в систему в виде 2%ного раствора.
Список литературы
1. Natrosol_brochure, компания Hercules, 2007.- 46 с.
2. Холмберг, К. Поверхностно-активные вещества и полимеры в водных растворах/ Пер. с англ. - М. : БИНОМ. Лаборатория знаний, 2007. - 528с.
3. Шрам, Г. Основы практической реологии и реометрии/ Пер. с англ. И. А. Лавыгина; Под ред. В. Г. Куличихина - М. : КолосС, 2003. - 312с.
4. Байклз, Н. Целлюлоза и ее производные/ Пер. с англ. Под ред. З. А. Роговина -М.:Мир,1974.-Т.1-2.
5. Фролов, Ю.Г. Курс коллоидной химии. Поверхностные явления и дисперсные системы. Учебник для вузов. - М.: Химия, 1988. - 464 с.
УДК 678.675
Е.В. Карсакова, Т.П. Кравченко
Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия СВОЙСТВА И ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ПОЛИАМИДОВ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ
Work is devoted to the study of four types of polyamides. Depending on the characteristic features of every type application is offered in certain terms.
Работа посвящена изучению четырёх типов полиамидов. В зависимости от характерных особенностей каждого типа предложено применение в определённых условиях.
Производство полиамидов составляет относительно небольшой процент от общего производства пластмасс. Однако исключительное положение полиамидов среди других полимеров в значительной степени обусловлено их высокой прочностью и стойкостью к ударным нагрузкам, способностью ориентироваться при холодной вытяжке и химической стойкостью амидной связи. Большое значение имеют и другие свойства, в том числе молекулярный вес и полидисперсность. Несмотря на высокую температуру плавления, полиамиды перерабатываются в изделия обычным способом— экструзией и литьём под давлением.
Основные выпускаемые промышленностью группы полиамидов—полиамид-6, полиамид-12, полиамид-66, полиамид-610.
В работе были изучены физико-механические и технологические свойства данных полиамидов (табл.1).
Измерение физико-механических свойств полимеров - наиболее распространённая группа экспериментов в научных исследованиях и инженерных приложениях. Они используются для сравнительной оценки материала, как метод контроля технологического процесса, для определения областей применения данного полимера, как способ характеристики строения вещества. Иначе говоря, измерения физико-механических свойств полимера необходимо для получения объективных характеристик материала.
Прочностные испытания проводились на изделиях, которые были получены методом литья под давлением, показатель текучести расплава и температура плавления определялись на исходных гранулах.
