Порошковые композиции для покрытий на основе циклоалифатических диокисей Ломов Юрий Михайлович
Эпоксидные смолы с каждым годом находят всё большее применение в разпичных отраслях народного хозяйства. Это обусловлено тем, что они обладают хорошей адгезией к металлам,стеклу, керамике, высокой твердостью, эластичностью, высокими диэлектрическими свойствами, стойкостью к науглероживанию под действием электрического разряда (трекингостойкостью), кислото- и щелочестойкостью, атмосферостойкостью /39/. Около половины выпускаемых эпоксидных смол потребляет лакокрасочная промышленность 1:A0 J. Лакокрасочнне материалы на основе эпоксидных смол являются сложной системой, состоящей из эпоксидной смолы, отвердишеля, пластификатора, катализатора, пигментов, наполнителей и других компонентов. Однако основным компонентом в этой системе является эпоксидная смола. Эпоксидными смолами называют полимеры, олигомеры или мономеры, содержащие в структуре макромолекулы эпоксидные группы Н-сн-( оС-окислы). Молекулярная масса этих смол составляет от нескольких сотен до нескольких тысяч. При определенных условиях они способны превращаться в неплавкие и нерастворимые продукты.
В зависимости от исходных материалов, применяемых для синтеза, эпоксидные смолы условно можно разделить на четыре основных группы: смолы на основе дифенилолпропана (диановые), смолы на основе фенолоформальдегидных новолаков, смолы на основе алифатических спиртов и циклоалифатические эпоксидные соединения (ЦАЭС).
Несмотря на многообразие эпоксидных олигомеров, наиболее распространены в настоящее время диановые эпоксидные олигомеры. Исходным сырьем для их получения служат 4,4 дигидроксидифенил-пропан (диан) и эпихлоргидрин..
Методы исследований
В исследованиях применяли эпоксидные циклоалифатические диокиси, выпускаемые опытным производством УкрНИИпластмасс, продукты их взаимодействия с дикарбоновыми кислотами, ангидридами дикарбоновых кислот и бисфенолами. Основные характеристики этих продуктов описаны ниже (табл. 3).
В качестве отвердителей эпоксидных олигомеров использованы карбоновые кислоты и ангидриды дикарбоновых кислот, а ускорителями - третичные амины. Характеристики отвердителей и ускорителей описаны ниже (табл. 4).
Использованы в исследованиях в качестве пластификаторов полиэфиры, синтезированные на основе циклоалифатических моноокисей с ангидридами циклоалифатических дикарбоновых кислот. Некоторые свойства полиэфиров приведены ниже (табл. 5).
Модифицирующими добавками использованы кремнийоргани-ческие смолы, фторопласт, каучуки, поливинилбутираль, 4,4-ди-оксидифенилсульфон, свойства которых приведены ниже (табл. б).
Наполнителями в исследованиях были использованы минеральные и синтетические порошкообразные вещества различного химического строения и структуры: кварц молотый пылевидный, гидроокись алюминия, тальк, слюда молотая, аэросил. Основные характеристики наполнителей приведены ниже (табл. 7).
Влияние строения эпоксидного олигомера
Предварительное сухое смешение компонентов осуществлялось в лабораторных условиях в шаровой мельнице МШК-І00, в заводских условиях в смесителе с лопастной мешалкой емкостью 3 мЗ. Продолжительность сухого смешения компонентов составляла 1-1,5 ч., качество распределения последних гарантировалось временем смешения, которое определено опытным путем. При необходимости приготовления порошковых композиций методом сухого смешения или совместной обработкой на вальцах с использованием жидких олигомеров, последние путем предварительного сплавления с расчетным количеством отвердителя переводились в твердый форполимер.
Температура и продолжительность сплавления выбиралась экспериментально в зависимости от активности отвердителя.
Гомогенизация сухой смеси компонентов в лабораторных ус-ловиях осуществлялась на вальцах Л-І6, ПД 320160 »пдб30315, в дисковом экструдере ЭД5,5 двухшнековом смесителе СНД-іОО. В промышленных условиях для гомогенизации сухой смеси компонентов использовали вальцы ВН-2І30.
Условия гомогенизации сухой смеси для каждого типа оборудования и рецептуры порошковой композиции подбирались экспериментальным путем в зависимости от температурно-вязкостных характеристик систем и её отверждающей активности. О качестве гомогенизации композиции судили по величине разброса времени желатинизации и текучести, полученных из пяти определений одной партии сухой смеси, а также по внешнему виду покрытий, их физико-механическим и диэлектрическим свойствам.
Измельчение гомогенизированной композиции до заданной дисперсности осуществляли в две стадии. В лабораторных условиях сначала на роторной дробилке до частиц 1-2 мм с последующим помолом в шаровой мельнице МШК-ЮО. В заводских условиях в мельнице "Альпине" с сеткой 1,5-3 мм с последующим рассевом на медицинском вибросите производительностью 200 кг/час.
Исследование влияния методов гомогенизации на технологические свойства порошковых композиций
Порошковые пленкообразующие композиции (порошковые краски) используют для нанесения на защищаемую поверхность в виде аэродисперсий - двухфазных систем, в которых дисперсной фазой являются частицы полимерной композиции, а дисперсионной средой - воздух или инертный газ. Для формирования покрытий применяют порошки полимерных композиций с размером частиц от 10 до 4.10 м. К полимерным композициям, применяемым в качестве порошковых красок, предъявляют ряд специфических требований. Прежде всего эпоксидные порошковые композиции должны находиться в дисперсном порошкообразном состоянии в условиях хранения и нанесения. Вот почему для их получения применяют эпоксиолигомеры, имеющие температуру размягчения более 343 К . Кроме того, композиции на их основе должны быть стабильны при хранении в нормальных условиях и быстро отверж-даться в условиях пленкообразования.
В настоящей главе приведены результаты исследований влияния рецептуры порошковых композий на её технологические свойства.
На рис.23 показана зависимость времени желатинизации (кривая 1,1 ) и текучести (кривая 2,2 ) порошковых композиций на ОСНОЕЄ форполимера УП-2І06 (кривые 1,2) и форполиме - Ill pa УІІ-663 (кривые І, 2 ), содержащих і качестве отвердителя полиангидрид себациновой кислоты, от температуры размягчения форполимера.
Из представленных данных видно, что с повышением температуры размягчения форполимера текучесть композиции снижается, что вероятнее всего связано с увеличением вязкости форполимера. Закономерность изменения времени желатинизации для композиций на различных форполимерах не одинаковая. Для композиций на основе форполимера УП-2І06 характерно снижение времени желатинизации композиции при повышении температуры размягчения форполимера. Повидимому это связано с увеличением разветвлен-ности форполимера, которая способствует более быстрому переходу предполимера в гелеобразное состояние.
Время желатинизации для композиций на основе форполимера УП-663 неуклонно уменьшается вследствии снижения концентрации эпоксидных групп в олигомере. В такой же зависимости от температуры размягчения форполимеров находится и стабильность порошковых композиций при хранении.
Заивимости между соотношением отведителя с циклоалифатическим диэпоксидом УП-6І2, температурой размягчения форполимера и стабильностью композиции на его основе приведены в табл 21.
С целью получения форполимера при пониженной температуре за более короткое время и с лучшими технологическими свойствами, процесс его получения ведут в присутствии 2 масс.ч. ускорителя-трис-(диметил( амивометил)фенола на 100 масс.ч. циклоалифатического диэпоксида .УЇЇ-6І2, который оказывает свое действие и при отверждениии порошковой композиции.