CC BY
4
УДК 667.6
Кук Х.Г., Федякова Н.В., Щербина А.А.
МОДИФИЦИРОВАНИЕ ЭМАЛИ ХВ-1120 АМИНОСИЛАНОМ
Кук Христофор Герман - студент бакалавриата 4-го года обучения кафедры химической технологии полимерных композиционных лакокрасочных материалов и покрытий; kuk.khristofor@inbox.ru. Федякова Наталия Владимировна - кандидат технических наук, доцент кафедры химической технологии полимерных композиционных лакокрасочных материалов и покрытий;
Щербина Анна Анатольевна - доктор химических наук, доцент кафедры химической технологии полимерных композиционных лакокрасочных материалов и покрытий;
ФГБОУ ВО «Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева», Россия, Москва, 125047, Миусская площадь, дом 9.
Статья посвящена исследованию возможности повышения адгезии серийно выпускаемой эмали ХВ-1120 посредством её модифицирования аминосилановым аппретом марки АГМ-9. Приведены результаты сравнительных нормативных испытаний исходных и модифицированных лакокрасочных покрытий. Предложен метод применения модифицированной эмали ХВ—1120 в качестве самогрунтующейся, исключающий стадию грунтования поверхности, являющейся обязательной при рекомендуемом ее применении.
Ключевые слова: химия пленкообразующих веществ, модификация лакокрасочных материалов, лакокрасочные покрытия, адгезия, эмаль ХВ-1120.
MODIFICATION OF ENAMEL XB-1120 WITH AMINOSILANE
Cook C.G., Fedyakova N.V., Shcherbina A.A.
D. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russian Federation
The article introduces research in the field of chemical technology of film-forming substances, in particular, studies were conducted with enamel XB-1120 green. A new method of applying enamel XB—1120 is proposed, which excludes the stage of surface preparation, which is necessary for its usual use. A number of experiments were carried out, the technological and technical properties of enamel were compared with the addition of the AGM-9 modifier and without. Special attention is paid to the adhesion of the paint coating, its strength and stability of the paint material. Keywords: chemistry of film-forming substances, modification, paint coatings, adhesion, enamel XB-1120.
Введение
Среди различных классов лакокрасочных материалов (ЛКМ), применяемых в специальном машиностроении, химической, горной,
сельскохозяйственной и других отраслях промышленности, в настоящее время особенно востребованы быстросохнущие материалы, одним из которых является эмаль ХВ-1120. Она представляет собой суспензию окиси хрома пигментной в растворе пластифицированной перхлорвиниловой смолы в органических растворителях и предназначается в качестве финишного покрытия для защиты предварительно загрунтованных стальных и алюминиевых поверхностей, подвергающихся атмосферным воздействиям.
Эмаль ХВ-1120 выпускается по ТУ 6-10-1227-77 [1] в единственном цветовом исполнении - зелёном без нормирования оттенка. В графе «Технические требования» Технических условий для покрытий на её основе кроме цвета нормируются только два показателя: внешний вид плёнки (однородная поверхность без посторонних включений) и прочность при изгибе (не более 5 мм).
Известно, что помимо атмосферостойкости, лакокрасочные покрытия (ЛКП) на основе эмали ХВ-1120 влагостойки, износостойки и устойчивы к воздействию кислых сред. Однако, покрытие эмали имеет очень низкую адгезию к непористым поверхностям (сталь, алюминий, стекло) и низкий
экологический индекс, обусловленный резким запахом токсичных органических соединений, характерным для дуста -
трихлорметилдихлорфенилметана (продукта ДДТ), длительное время сохраняющийся у высохших покрытий из-за низкой скорости улетучивания.
Требования по оптимизации окрасочных работ, предусматривающих сокращение технологических операций и формирование покрытий в виде грунт-эмалей (самогрунтующихся ЛКМ), обусловливает разработку новых методов применения традиционных ЛКМ путем их модификации различными функциональными ингредиентами.
Известно, что одним из способов повышения адгезионной прочности ЛКП к непористым подложкам является их аппретирование аминосилановыми продуктами. Но для этого следует включать в технологический процесс подготовки поверхности операцию её обработки растворами силанов в органических растворителях. Это приводит к дополнительным финансовым и временным затратам.
Поэтому целью данной работы являлось исследование возможности повышения адгезии эмали ХВ-1120 путём её модификации серийно выпускаемым продуктом - 3-
аминопропилтриэтоксисиланом (отвердителем
эпоксидных смол АГМ-9 ТУ 6-02-724-77 [2]) посредством простого смешения без ухудшения
нормативных характеристик лакокрасочного продукта.
Отвердитель АГМ-9 представляет собой однородную прозрачную бесцветную низковязкую жидкость с лёгким запахом аминов.
Первоначально определяли совместимость эмали с АГМ-9, оптимальную концентрацию аминосилана и стабильность модифицированной лакокрасочной композиции во времени.
Посредством механической гомогенизации на лабораторном диссольвере ЛДУ-3 были приготовлены эмали с концентрацией модификатора от 0 до 6 мас. %, которые наносили методом пневматического распыления на различные подложки в соответствии с методами испытаний, указанными в ТУ, на исходную эмаль ХВ-1120. Толщина сформированных ЛКП была в пределах 2530 мкм.
Уже при нанесении было выявлено, что при введении АГМ-9, начиная с 3 мас. % и выше, наблюдается неполное смачивание подложки, при этом эффект усиливался по мере повышения концентрации модификатора (рис. 1).
Рис. 1. Внешний вид покрытий на жестяных пластинках при различных концентрациях АГМ-9 в эмали: слева направо 0,1,2,3,4,5 и 6 мас. % соответственно
высоты падения груза 50 см и до максимальной - 100 см, что показано на рисунке 4. Разрушений не обнаружено.
Рис. 2. Внешний вид покрытий после определения адгезии к стальной подложке: слева - содержание АГМ-9 - 2 мас. %, справа - 0 мас.%
Рис. 3. Внешний вид покрытий после определения адгезии к алюминиевой подложке: слева -содержание АГМ-9 - 0%, справа - 2 мас. %
Также было обнаружено, что введение АГМ-9 в ХВ-1120 приводит к устранению раздражающего запаха эмали и покрытий на её основе, поскольку аминогруппы силана способны связывать свободные атомы хлора, уменьшая его выброс в атмосферу [3,4]. При длительном хранении (более месяца, испытания продолжаются) модифицированной 2 мас. % АГМ-9 эмали в плотно закрытой герметичной таре не происходило нарастания вязкости и других нежелательных процессов.
Адгезию покрытий толщиной 30 мкм определяли на предварительно обезжиренных и зашкуренных шкуркой шлифовальной ГОСТ 6456-82
пластинках из малоуглеродистой стали марки 08кп ГОСТ 1050-88 и технического листового алюминия марки АД1 ГОСТ 21631-76 методом решётчатых надрезов по ГОСТ 15140-78. Результаты представлены на рисунках 2 и 3.
Прочность ЛКП при ударе (метод испытания на быструю деформацию ГОСТ Р 53007-2008) определяли на стальных пластинках, окрашенных исходной и модифицированной эмалью, начиная от
Рис. 4. Процесс проведения испытания на стойкость ЛКП к кислотному раствору
На рисунке 5 представлен внешний вид покрытий толщиной 30 мкм после испытаний в кислотном растворе в течение 96 часов. Как видно, и
немодифицированое, и модифицированное покрытия остались практически без изменений.
Рис. 5. Внешний вид покрытий после испытаний на устойчивость к кислотной среде: слева содержание АГМ-9 - 2мас. %, справа - 0 мас.%
Прочность при изгибе (эластичность) покрытий измеряли на шкале гибкости ШГ-1на жестяных пластинках с различным количеством модификатора (0;1;1,5;2,0;2,5;3;4;5 и 6 мас. %) (рисунок 6).
Рис. 6. Пластины с ЛКП после проведения испытаний
Все покрытия выдержали испытание на прочность при изгибе без разрушений в соответствии с требованиями Технических условий для эмали ХВ-1120.
Стойкость покрытий к ультрафиолетовому излучению определяли как дополнительный к нормативным показатель на алюминиевых пластинках в течение 10 часов под лампой ультрафиолетового излучения марки ДРТ-400 по ГОСТ 20401-75 со стеклом группы ТС по ГОСТ 21400-75.
После испытаний был измерен цвет покрытия с помощью программы ColourLite в системе RGB и CMYK, результаты которой приведены в Таблице 1.
До испытаний цвет модифицированного покрытия немного превышает исходный по координате желтизны в лакокрасочном покрытии (координата Y немодифицированного ЛКП - 79%, а модифицированного - 94%).
После УФ-облучения немодифицированных и модифицированных покрытий не происходит значительных изменений исходных цветов каждого.
Таблица 1. Цветовые характеристики модифицированных и немодифицированных
покрытий
Показано, что немодифицированные покрытия слегка желтеют (координата Y повышается с 79 до 82) и темнеют (координаты R, G, B немного снижаются), а модифицированные, наоборот слегка светлеют (координаты R, G, B незначительно возрастают) без пожелтения (координата Yуменьшается с 94 до 92).
Таким образом, все значения остаются в рамках допустимых. Визуальных изменений практически незаметно.
Заключение
Модифицирование эмали отвердителем АГМ-9 приводит к образованию устойчивых адгезионных связей к непористым подложкам и дополнительно повышает её экологический индекс, устраняя токсичный запах сформированных на её основе покрытий.
Эмаль ХВ-1120, модифицированная 3-аминопропилтриэтоксисиланом в концентрации 2 мас. %, может быть рекомендована для применения в качестве одноупаковочного самогрунтующегося лакокрасочного материала без ухудшения нормативных показателей в соответствии с ТУ 6-101227-77.
Список литературы
1. Яковлев А. Д., Яковлев С. А. Лакокрасочные покрытия функционального назначения. - СПб.: Химиздат, 2016. - 272 с.
2. Патент РФ № 2230068C1, 10.06.200
3. ТУ 6-10-1227-77: Эмаль ХВ-1120. Эмаль одноупаковочная, на основе перхлорвиниловой смолы с добавлением пластификатора. Для окраски стальных и алюминиевых поверхностей изделий и оборудования, эксплуатируемых в условиях различных климатических районов.
4. Силаны — модификаторы пигментов и наполнителей [Электронный ресурс]: сайт - URL: https://www.sofex-silicone.ru/articles/view_articles/12 (дата обращения 10.05.2022).
Координаты цвета Без добавки АГМ-9, 2 мас.%
До УФ После УФ До УФ После УФ
Координаты цвета ЛКП в системе RGB
R 38 36 32 33
G 57 55 52 53
B 12 10 3 4
Координаты цвета в системе CMYK
С 33% 35% 38% 38%
M 0% 0% 0% 0%
Y 79% 82% 94% 92%
К 78% 78% 80% 79%
