CC BY
53
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.
