Научная статья на тему 'Модифицированный бромэпоксидный лак ВЛ-18 для защиты полимерных композиционных материалов'

Модифицированный бромэпоксидный лак ВЛ-18 для защиты полимерных композиционных материалов Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

CC BY
471
46
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ВОДОПОГЛОЩЕНИЕ / WATER ABSORPTION / ЛАКОКРАСОЧНЫЕ ПОКРЫТИЯ / АДГЕЗИЯ / ADHESION / VARNISH-AND-PAINT COATINGS

Аннотация научной статьи по технологиям материалов, автор научной работы — Семенова Л. В., Кондрашов Э. К.

Функциональные лакокрасочные покрытия используют для защиты изделий из полимерных композиционных материалов (ПКМ) от воздействия атмосферных факторов, влаги, химических реагентов, горючих и смазочных материалов, биологических факторов. Применение модифицированных бромэпоксидных олигомеров в лакокрасочных композициях позволяет существенно снизить водопоглощение, паропроницаемость покрытий. Разработанный эпоксидный лак ВЛ-18 обладает пониженными в 4–5 раз водопоглощением и паропроницаемостью по сравнению с лаком ЭП-730, при этом обеспечивает высокие адгезионные, физико-механические и защитные свойства ЛКП.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по технологиям материалов , автор научной работы — Семенова Л. В., Кондрашов Э. К.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

VL-18 modified bromine-epoxy varnish for protection of polymer composite materials

Functional varnish-and-paint coatings are used for the protection of items of polymer composite materials (PCMs) from environmental factors, moisture, chemical agents, combustive and lubricating materials, biological factors. The application of modified bromine-epoxy oligomers in varnish-and-paint compositions allows to reduce significantly water absorption and vapour permeability of coatings. The developed VL-18 epoxy varnish has four-five times reduced water absorption and vapour permeability properties as compared to EP-730 varnish, at the same time having high adhesive, physico-mechanical, and protective properties of varnish-and-paint coatings

Текст научной работы на тему «Модифицированный бромэпоксидный лак ВЛ-18 для защиты полимерных композиционных материалов»

Таким образом, исследование влияния армирования на свойства стеклоэмалевых покрытий позволило предложить следующий предполагаемый механизм повышения эксплуатационных характеристик покрытий:

- введение БЮ2 в количестве от 2 до 5% (по массе) в покрытие приводит к снижению значений ТКЛР на 10-15%;

- на границе раздела за счет частичного растворения волокна в стекломатрице при высоких температурах образуется 3 зоны: волокно 8Ю2; обогащенная БЮ2 стекломат-рица; исходная стекломатрица.

При термоударах наличие зон с различным ТКЛР способствует релаксации термоупругих напряжений и приводит к повышению термостойкости в 2-3 раза, прочности при ударе - в 1,5-2 раза, эрозионной стойкости - в 10 раз.

ЛИТЕРАТУРА

1. Солнцев С.С. Защитные технологические покрытия и тугоплавкие эмали. М.: Машиностроение. 1984. С.197-220.

2. Способ изготовления стеклянного покрытия, содержащего неорганические волокна: пат. 6025380 Япония. СОЗс 14/00. 1982.

Л.В. Семенова, Э.К. Кондрашов

МОДИФИЦИРОВАННЫЙ БРОМЭПОКСИДНЫЙ ЛАК ВЛ-18

ДЛЯ ЗАЩИТЫ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

Функциональные лакокрасочные покрытия используют для защиты изделий из полимерных композиционных материалов (ПКМ) от воздействия атмосферных факторов, влаги, химических реагентов, горючих и смазочных материалов, биологических факторов. Применение модифицированных бромэпоксидных олигоме-ров в лакокрасочных композициях позволяет существенно снизить водопоглоще-ние, паропроницаемость покрытий. Разработанный эпоксидный лак ВЛ-18 обладает пониженными в 4-5 раз водопоглощением и паропроницаемостью по сравнению с лаком ЭП-730, при этом обеспечивает высокие адгезионные, физико-механические и защитные свойства ЛКП.

Ключевые слова: водопоглощение, лакокрасочные покрытия, адгезия.

Для защиты изделий из полимерных композиционных материалов (ПКМ) от воздействия атмосферных факторов, влаги, химических реагентов, горючих и смазочных материалов, биологических факторов используют функциональные лакокрасочные покрытия.

Покрытия используют также для стабилизации исходных свойств полимерных материалов или для получения изделий с требуемыми декоративными свойствами. Декоративные покрытия предназначены для выравнивания поверхности и заделки на ней изъянов, пор, текстуры наполнителя и повреждений, придания поверхности блеска и цвета, создания однотонного покрытия у изделий, собранных из различных деталей, избирательной окраски в определенные цвета отдельных участков поверхности, имитации поверхности изделия [1].

Лакокрасочные материалы для окраски изделий из ПКМ весьма разнообразны. Многие из них специально разрабатывают для этой цели, при этом они должны обеспе-

чивать прочную связь покрытия с поверхностью пластика, возможность сушки покрытий при температуре, не вызывающей плавления и деструкции пластика, стойкость покрытия к условиям эксплуатации.

Чтобы обеспечить надежную защиту поверхности изделия от влаги, водостойкие и влагостойкие покрытия должны обладать высокой механической прочностью, хорошей адгезией к подложке, ограниченно набухать в воде и иметь минимальную пористость, что гарантирует наибольшую изоляцию подложки от воздействия внешней среды [2].

Наиболее распространенными пленкообразующими для такого вида покрытий в настоящее время являются эпоксидные, фенолформальдегидные, перхлорвиниловые олигомеры. Известно также, что галогенированные эпоксидные олигомеры поглощают меньше влаги, чем обычные эпоксидные олигомеры.

Анализ патентных источников показал, что бромсодержащие олигомеры применяются с целью повышения влагостойкости и термостойкости при изготовлении печатных плат и в качестве электроизоляционных покрытий [3, 4]. Однако бромэпоксидные полимеры не применяются для производства лакокрасочных материалов из-за невысоких физико-механических и технологических свойств. Поэтому актуальной задачей является разработка модифицированных ЛКП с повышенными функциональными свойствами, при этом не должны снижаться основные характеристики ЛКП.

Одним из методов модификации эпоксидных олигомеров, для повышения термостойкости, физико-механических, влагозащитных и других свойств покрытий, является совмещение их с другими соединениями, содержащими различные функциональные группы.

С целью снижения водопоглощения эпоксидных покрытий были изготовлены опытные композиции пленкообразующих, состоящие из эпоксидных и бромэпоксид-ных олигомеров, и исследовались различные отвердители (АГМ-9, АСОТ-2, №1), так как без последующего отверждения эпоксидные материалы образуют покрытия с низкими физико-механическими свойствами, водостойкостью и адгезией.

В применяемых в настоящее время влагозащитных системах ЛКП используется эпоксидный лак ЭП-730 (раствор олигомера Э-41), поэтому для дальнейших сравнительных испытаний он был взят в качестве аналога.

Определение водопоглощения покрытий проводили в соответствии с ГОСТ 21513.

Водопоглощение эпоксидных композиций существенно зависит от содержания в них бромэпоксидного олигомера ЭТБК (содержание последнего не менее 80% - см. рисунок). При меньшем содержании (т. е. большем содержании Э-41: от 50 до 90%) водопоглощение покрытия не снижается. Это подтверждает предположение о возможности создания покрытий с пониженным водопоглощением на основе эпоксидных олигомеров, модифицированных бромэпоксидным олигомером типа ЭТБК [5].

5

Зависимость водопоглощения эпоксидных композиций на основе олигомера Э-41 от содержания бром-эпоксидного олигомера ЭТБК:

о, • - сушка покрытия по режиму 20±2°С, 24 ч и 100±2°С, 2 ч соответ-

ственно

Для проведения испытаний на паропроницаемость изготовлены свободные пленки лаков ЭП-730 и ЭТБК/Э-41 в соотношении 90/10 и 80/20 масс. ч., испытания на водопоглощение проводили на подложке из композиционного материала марки ВФТ-С. Сушка лаковых покрытий осуществлялась при 100±2°С, 2 ч. Результаты испытаний представлены в табл. 1.

Таблица 1

Водопоглощение лаковых покрытий на подложке из ВФТ-С _и паропроницаемость покрытий_

Композиция Толщина пленки, мкм Водопоглощение, % Паропроницаемость, мг/см2 сут

на подложке свободной

ЭП-730 25 65 1,5-2,5 0,15

ЭТБК/Э-41 (90/10) 20 50 0,3-0,5 0,08

ЭТБК/Э-41 (80/20) 20 50 0,3-0,5 0,1

Материал ВФТ-С - - 9,8-10,6 -

без ЛКП

Установлено, что водопоглощение пленки эпоксидного олигомера, модифицированного бромэпоксидным олигомером ЭТБК, в 5 раз, а паропроницаемость более чем на 30% ниже, чем у немодифицированного эпоксидного лака ЭП-730. Композиционный материал ВФТ-С без лакокрасочного покрытия имеет высокое водопоглощение до 10,6%, что еще раз подтверждает необходимость защиты полимерных материалов с помощью ЛКП.

Разработанная лакокрасочная композиция получила марку лак ВЛ-18 (ТУ 1-595-15-688-2002). Адгезия лаковых покрытий к различным подложкам (алюминиевые сплавы, стекло-, угле-, органопластики) в соответствии с ГОСТ 15140-78 (в исходном состоянии и после выдержки в дистиллированной воде в течение до 14 сут) высокая (балл 1), покрытия обладают высокими физико-механическими свойствами в исходном состоянии и после термостарения по режиму: 100°С, 500 ч и 120°С, 100 ч (табл. 2).

Таблица 2

Свойства покрытий после термостарения

Лаковая композиция Режим термостарения Внешний вид Адгезия, балл

ЭП-730 Без термостарения (исходное состояние) 100°С, 500 ч 120°С, 100 ч Прозрачная пленка То же -«- 1 1

ВЛ-18 Без термостарения (исходное состояние) 100°С, 500 ч 120°С, 100 ч -«--«--«- 1 1 1

Эластичность композиций (ГОСТ 6806-73) составляет не более 3 мм, прочность при ударе 4-5 Дж (ГОСТ 4765-73).

Проведенными испытаниями на грибостойкость (в соответствии с ГОСТ 9.049-75, методы А и Б) установлено высокое сопротивление лака ВЛ-18 биологическим повреждениям (1-2 балл), при этом внешний вид покрытия сохраняется практически без изменения после выдержки в условиях эксперимента в течение 3 мес.

Лак ВЛ-18 не уступает серийно применяемому эпоксидному лаку ЭП-730 (ГОСТ 20824-81) по технологическим, адгезионным и физико-механическим свойствам и обладает рядом преимуществ: более низкими характеристиками водопоглощения пленки (в 4-5 раз) и паропроницаемости (более чем на 30%). Лак ВЛ-18 применяется на ОАО «Смоленский завод радиодеталей» для окраски внутренней и внешней поверхностей корпусов приборов изделия Т1-Т3 для защиты от влаги и сохранения электроизоляционных свойств, а также в системе ЛКП для защиты корпуса вентилятора двигателя ПС-90А2 (ОАО «Искра»).

ЛИТЕРАТУРА

1. Чеботаревский В.В., Кондрашов Э.К. Технология лакокрасочных покрытий в машиностроении. М.: Машиностроение. 1978. 295 с.

2. Рейтлингер С.А. Проницаемость полимерных материалов. М.: Химия. 1974. 270 с.

3. Патент 2006342965 JP B 05 D 7/24 Nylok Corp (приор. US), опубл. 21.12.2006.

4. Патент 6.015.872 США (приоритет-Япония), опубл. 2000.

5. Защитное покрытие: пат. 2232176 Рос. Федерация; опубл. 10.07.2004.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.