Модификация покрытий на основе хлорсульфированного полиэтилена эпоксидными олигомерами

УДК 667.6

А. Х. Гумаров, Р. М. Гарипов, О. В. Стоянов МОДИФИКАЦИЯ ПОКРЫТИЙ НА ОСНОВЕ ХЛОРСУЛЬФИРОВАННОГО ПОЛИЭТИЛЕНА ЭПОКСИДНЫМИ ОЛИГОМЕРАМИ

Ключевые слова: хлорсульфированный полиэтилен, эпоксидные олигомеры, лакокрасочное покрытие.

Приведены результаты исследований влияния эпоксидных олигомеров на свойства лаков и покрытий на основе хлорсульфированного полиэтилена. Показано влияние типа и количества эпоксидных олигомеров на физико-механические и защитные свойства покрытий.

Keywords: chlorosulfonatedpolyethylene, epoxy oligomers, varnish coating.

The results of researches of epoxy oligomers influence on the properties of varnishes and coatings based of chlorosulfonated polyethylene are presented. The influence of epoxy oligomers type and amount on the physical and mechanical and protective properties of coatings is shown.

Применение покрытий c является особенно эффективным для защиты конструкций, подвергающихся при эксплуатации большим деформациям вследствие температурных перепадов или вибрации, в результате которых обычные жесткие химически стойкие покрытия (например, эпоксидные, перхлорвиниловые) очень быстро выходят из строя [1,2]. Для разработки высокоэластичных покрытий широко применяется хлорсульфированный полиэтилен (ХСПЭ). Однако недостатком материалов на основе ХСПЭ являются присутствие в них больших количеств токсичных и огнеопасных растворителей. Невысокое значение сухого остатка (не более 20 %), материалов на основе ХСПЭ приводит к необходимости нанесения нескольких слоев покрытия для достижения требуемого защитного эффекта. Еще одним недостатком являются невысокая прочность и твердость покрытий.

Для получения покрытий на основе ХСПЭ с удовлетворительными свойствами и более высоким сухим остатком нами был выбран метод структурной модификации полимерной матрицы эластичного ХСПЭ более твердым полимером. В качестве такого полимера нами были выбраны эпоксидные олигомеры марки ЭД-20 (ГОСТ 10587-84), Э-40 (ТУ 2225-154-05011907-97), DER-331 (фирма) [3], которые отверждали

циклоалифатическим полиамином. В качестве основного полимера использовали ХСПЭ, произведенный в США, марки хайпалон [4].

Основу композиционного материала составлял лак на основе ХСПЭ (20 %-ный раствор хайпалона в смеси растворителей ксилол:толуол, взятых в соотношении 3:1), пигментированный красным железоокисным пигментом в количестве 8 мас. % от лака. Модификатор вводили в основу в количестве 10 и 20 мас.% от количества ХСПЭ.

Вязкость модифицированных связующих определяли по вискозиметру ВЗ-4 при 20 °С, сухой остаток по методике [5]. Свойства полученных лаков приведены в таблице 1. Из таблицы видно, что использование модификаторов позволяет практически в два раза повысить сухой остаток композиций.

Покрытия из исследуемых композиций формировали либо при комнатной температуре в течение 7 суток. Перед нанесением на подложки в композиции вводили эквимольное количество аминного отвердителя (изофорондиамина) для эпоксидных олигомеров. Были определены физико-механические свойства покрытий: твердость по маятниковому прибору МЭ-3 [5], прочность при ударе по У-1А [5], прочность при изгибе по ШГ-1 [5]. Адгезию отвержденных покрытий определяли методом решетчатых надрезов [5]. Результаты испытаний однослойных покрытий толщиной 20-25 мкм приведены в таблице 2.

Таблица 1 - Свойства лаков на основе ХСПЭ, модифицированных эпоксидными олигомерами

Наименование лака Тип модификатора Количество модификатора Условная вязкость по вискозиметру ВЗ-246, сек Массовая доля нелетучих веществ, %

1 ЭД-20 10 34,5 39,1

2 ЭД-20 20 37,5,0 49,8

3 Э-40 10 35,4 40,1

4 Э-40 20 38,3 48,3

5 БЕЯ 331 10 35,0 40,2

6 БЕЯ 331 20 38,0 49.0

Таблица 2 - Физико-механические свойства модифицированных эпоксидными олигомерами покрытий на основе ХСПЭ,

Покрытие на основе лака Твердость по маятниковому прибору М-3, усл. Ед Прочность пленки при изгибе, мм Прочность пленки при ударе(прибор У-1А), Дж Адгезия покрытия, балл

1 0,12 1 5,0 1

2 0,15 2 5,0 1

3 0,08 1 5,0 1

4 0,10 1 5,0 1

5 0,08 1 5,0 1

6 0,14 1 5,0 1

Была изучена стойкость однослойных покрытий в различных средах (таблица 3). Видно, что все использованные модификаторы позволяют получать покрытия с высокими защитными свойствами.

Таблица 3 - Стойкость покрытий на основе ХСПЭ, модифицированных эпоксидными олигомерами

Покрытие на основе лака Стойкость покрытия при температуре(20±2) °С к статическому воздействию, час

-Н2О -Н2О(100°) 3% р-ра ЫаО! -25%НС! 25%И2804 бензина

1 >4000 72 4000 45 50 72

2 >4000 72 4000 48 48 72

3 >4000 72 4000 44 45 72

4 >4000 72 4000 49 48 72

5 >4000 72 4000 50 50 72

6 >4000 72 4000 50 50 72

Как видно из данных таблиц, все модифицированные композиции отличаются хорошими деформационно-прочностными и защитными показателями. Проведенные исследования позволили найти оптимальные соотношения между связующим (раствором ХСПЭ) и модификатором. Таким образом, введение эпоксидного олигомера позволяет получать защитные композиции на основе хлорсульфированного полиэтилена с высоким сухим остатком.

Литература

1. Донцов, А.А. Хлорированные полимеры / А.А. Донцов, Г.Я. Лозовик, С.П. Новицкая. - М.: Химия, 1979. - 232 с.

2. Хузаханов, Р.М. Разработка антикоррозионных материалов для защиты воздуховодов и вентиляторов /Р.М. Хузаханов, Р.М. Гарипов, А.А. Ефремова // Вестник Казан. технол. ун-та. - 2010. -№9. - С.262-266

3. Кочнова, З.А. Эпоксидные смолы и отвердители: промышленные продукты / З.А.Кочнова, Е.С.Жаворонок, А.Е. Чалых. - М.: ООО «Пэйнт-Медиа», 2006. - 200 с.

4. Макаров, В.Г. Промышленные термопласты: Справочник / В.Г. Макаров, В.Б. Каптенармусов. -М.:АНО «Издательство «Химия», «Издательство «КолосС», 2003. - 208 с.

5. Карякина, М.И. Лабораторный практикум по техническому анализу и контролю производств ЛКМ и покрытий/ М.И. Карякина. - М.: Химия, 1989.- 208 с.

© А. Х. Гумаров - асп. КНИТУ; Р. М. Гарипов - д-р хим. наук, проф. каф. технологии переработки пластических масс и композиционных материалов КНИТУ, rugaripov@rambler.ru; О. В. Стоянов - д-р техн. наук, проф. зав.кафедрой технологии пластических масс КНИТУ, ov_stoyanov@mail.ru.