Влияние технологии получения эпоксидных лакокрасочных материалов на свойства наполненных покрытий

УДК 667.6

В. Е. Катнов, С. Н. Степин, А. В. Вахин ВЛИЯНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ ЭПОКСИДНЫХ ЛАКОКРАСОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ НА СВОЙСТВА НАПОЛНЕННЫХ ПОКРЫТИЙ

Ключевые слова: покрытия эпоксидные, аддукт гексаметилендиамина с фенолоформальдегидного олигомера, диспергирование, пигмент, физико-механические, барьерные свойства.

Исследовано влияние технологии пигментированного лакокрасочного материала (ЛКМ) на основе эпоксидного олигомера, отверждаемого аддуктом гексаметилендиамина с фенолоформальдегидныь олигомером на свойства покрытий на его основе. Показано, что изменение очередности контакта пигментной части с компонентами пленкообразующей системы позволяет сократить время диспергирования и улучшить физико-механические и барьерные характеристики покрытий.

Keywords: epoxy coatings, adduct of ' hexamethylene diamine with phenol-formaldehyde oligomer dispersion, pigment,

mechanical, barrier properties.

We have studied the impact of technology pigmented paint to the epoxy oligomer curable hexamethylenediamine adduct with phenol oligomer on the properties of coatings based on it. We have shown that the change in the order of contact with the components of the pigmented film-forming system reduces the time dispersion and improved physical, mechanical and barrier properties of coatings.

Для создания композиционных материалов с высокими эксплуатационными характеристиками необходимо обеспечить создание прочной и устойчивой к различным воздействиям связи между поверхностью наполнителя и полимерной матрицей [1] Интенсивность межфазных взаимодействий в композитах во многом определяется сродством функциональных групп связующего к активным центрам поверхности наполнителя.

Отверждение двухкомпонентных эпоксидных ЛКМ, как правило, требует введения в состав композиций сшивающих агентов, обеспечивающих формирование покрытий при умеренно-низких температурах. В силу своей относительной доступности и высокой активности аминных групп в реакциях с оксирановым кольцом, низкомолекулярные амины нашли достаточно широкое распространение в качестве отвердителей эпоксидных олигомеров и композиций на их основе. Но из-за их летучести и токсичности все большее применение в этом качестве находят не имеющие этих недостатков олигомерные аминсодержащие продукты [2, 3, 4].

Традиционно пигментированные двухкомпонентные эпоксидные ЛКМ получают диспергированием пигментов и наполнителей в растворе или расплаве олигомера [2] Но некоторые современные производители [3] предлагают пигментную основу получать в отвердителе, так как предполагается улучшение эксплуатационных характеристик и уменьшение времени получения ЛКМ.

В данной работе исследовано влияние способа получения эпоксидного ЛКМ на физикомеханические и барьерные свойства пигментированных покрытий. В качестве компонентов пленкообразующей системы были использованы диановая эпоксидная смола Э-40 и аддукт гексаметилендиамина с фенолоформальдегидным олигомером (АГФ)[4,5].

В состав пигментной части были включены широко используемые и доступные пигменты и наполнители, выполняющие определенные функции:

- Красный железооксидный пигмент (КЖП) - кроющий компонент пигментной части (укрывистость 6-8 г/м2). Кроме того, обладает некоторыми антикоррозионными свойствами;

- Микротальк - наполнитель с чешуйчатой формой частиц. До определенного содержания в покрытии обеспечивает черепичное перекрывание зазоров между слоями, что понижает проницаемость покрытия, повышает твердость, препятствует образованию сквозных трещин;

- Цинковые белила - пигмент-наполнитель основного характера с игольчатой формой первичных частиц. Такие наполнители армируют покрытие и придают эластичность;

- Кальцит - инертный наполнитель зернистой формы частиц с высокой атмосферостойкостью. Вводится с целью удешевления рецептуры, также повышает твердость покрытия. Кроме того, как и все карбонатные наполнители обладает способностью связывать коррозионно-активные газы, проникающие через покрытие из атмосферы.

Для снятия кинетической кривой диспергирования был оптимизирован состав пигментной части, объемное содержание смеси пигментов и наполнителей (ОСП) составило 30 % об. Диспергирование пигментной части осуществляли в растворах эпоксидного олигомера и АГФ в лабораторном бисерном диспергаторе при скорость вращения ротора 500 об./мин, мелящими телами служил стеклянный бисер диаметром 1,5±0,5мм. Дисперсность пигментных суспензий контролировали с помощью прибора «Клин». Массовое соотношение между эпоксидной смолой Э-40 и АГФ в готовой композиции, независимо от технологии диспергирования составляло 1:1 [4]

Полученные композиции наносили спиральным ракелем 358 ERICHSEN GmbH & Co. KG на поверхность образцов предварительно обезжиренной стали марки 08 КП в три слоя с промежуточной естественной сушкой в течение 1 ч и окончательной - в течение 168 ч. Толщина полученных покрытий составляла 50±5 мкм.

Эластичность покрытий определяли на приборе пресс «Эриксена», а для оценки барьерных свойств осуществляли мониторинг электрической емкости системы окрашенный металл - электролит, которую определяли с помощью измерителя иммитанса Е-21 частоте переменного тока 1 кГц.

Как видно из данных, приведенных на рис. 1, время диспергирования пигментной суспензии при замене раствора Э-40 на раствор АГФ сократилось более чем на 30% и составило 70 мин.

1 - смола, 2 - АГФ

Рис. 1 - Кинетика диспергирования пигментной смеси

Результаты исследования влияния уровня наполнения и очередности контакта компонентов пленкообразующей системы с пигментной частью при получении лакокрасочной композиции на свойства формируемых покрытий представлены на рис. 2 и 3.

64

Эластичность покрытий (рис. 2), полученных диспергированием в АГФ, остается на более высоком уровне во всем исследованном диапазоне содержания наполнителя. Результаты, представленные на рис. 3, свидетельствуют о том, что изменение технологии пигментных суспензий по сравнению с традиционной приводит к увеличению уровня наполнения, отвечающего резкому росту равновесной электрической емкости системы окрашенный металл - электролит, который связан с появлением пористости лакокрасочной пленки. Первоначальный контакт пигментной части с отвердителем способствует и значительному повышению прочности адегзионной связи лакокрасочной пленки с поверхностью стального субстрата.

Таким образом, проведенные эксперименты позволяют сделать вывод о том, что при выборе технологии диспергирования в процессе получения эпоксидных лакокрасочных композиций, в случае использования в качестве отвердителя АГФ, предпочтение следует отдать использованию раствора последнего в качестве дисперсионной среды.

Рис. 2 - Зависимость показателя эластичности по «Эриксену» от ОСП: 1 - смола, 2 - АГФ

Рис. 3- Зависимость значения электрической емкости системы окрашенный металл -электролит от ОСП: 1 - смола, 2 - АГФ

Анализ полученных данных позволяет сделать вывод о том, что предпочтение следует

отдать диспергированию наполнителя в растворе аминсодержащего компонента.

При этом на 36 % мы сокращаем время получения ЛКМ, а также можем увеличить

долю более дешевых наполнителей в составе композиции без потери свойств.

Литература

1. Лившиц, М.Л. Лакокрасочные материалы: справочное пособие / М. Л. Лившиц, Б. И. Пшиялковский.

- М.: Химия, 1982. - 360 с.

2. Чернин И.З. Эпоксидные полимеры и композиции / И. З. Чернин, Ф. М. Смехов, Ю. В. Жердеев. - М.: Химия, 1982. -262 с.

3. Dr Jean - Luc Dallons. Cashew Technology : A Solution for Environmentally Safe Coatings / 2007.(www.cardolite.com/Pdf/PRA2007.pdf

4. Катнов, В.Е. Модификация резольного фенолоформальдегидного олигомера

гексаметилендиамином/ В. Е. Катнов, С. Н. Степин// В мире научных открытий. - Красноярск: научно-инновационный центр, 2010. - №6(10). - Ч. 1 - с. 210-211

5. Катнов, В.Е. Механические и защитные свойства эпоксидных покрытий, отвержденных аддуктом гексаметилендиамина и фенолформальдегидного олигомера / В. Е. катнов, С. Н. Степин // Вестник Казан. технол. ун-та. - 2010. № 9. -С. 144 - 146.

© В. Е. Катнов - асп. каф. химической технологии лаков, красок и лакокрасочных покрытий КНИТУ, vkatnov@yandex.ru; С. Н. Степин - д-р хим. наук, проф., зав. каф. химической технологии лаков, красок и лакокрасочных покрытий КНИТУ, stepin@kstu.ru; А. В. Вахин - инж. той же кафедры, vahin@kstu.ru.