Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Формирование полимерных покрытий на основе эпоксидного олигомера, наполненного диоксидом титана Скопинцева Наталья Борисовна

Формирование полимерных покрытий на основе эпоксидного олигомера, наполненного диоксидом титана
<
Формирование полимерных покрытий на основе эпоксидного олигомера, наполненного диоксидом титана Формирование полимерных покрытий на основе эпоксидного олигомера, наполненного диоксидом титана Формирование полимерных покрытий на основе эпоксидного олигомера, наполненного диоксидом титана Формирование полимерных покрытий на основе эпоксидного олигомера, наполненного диоксидом титана Формирование полимерных покрытий на основе эпоксидного олигомера, наполненного диоксидом титана Формирование полимерных покрытий на основе эпоксидного олигомера, наполненного диоксидом титана Формирование полимерных покрытий на основе эпоксидного олигомера, наполненного диоксидом титана Формирование полимерных покрытий на основе эпоксидного олигомера, наполненного диоксидом титана Формирование полимерных покрытий на основе эпоксидного олигомера, наполненного диоксидом титана
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Скопинцева Наталья Борисовна. Формирование полимерных покрытий на основе эпоксидного олигомера, наполненного диоксидом титана : диссертация ... кандидата химических наук : 02.00.06.- Ярославль, 2007.- 139 с.: ил. РГБ ОД, 61 07-2/585

Содержание к диссертации

Введение

1. Литературный обзор. 8

1.1 Эпоксидные смолы. 9

1.2 Отверждение эпоксидных смол. 12

1.3 Наполнение эпоксидных полимеров . 16

1.4 Влияние пигментов и наполнителей на характеристики полимерной матрицы. 23

1.5 Свойства поверхности пигментов. 24

1.5.1 Энергетическая характеристика. 25

1.5.2 Кислотно-основные свойства. 28

1.5.3 Электрический заряд поверхности. 32

1.5.4 Методы исследования свойств поверхности пигментов.

2. Объекты и методы исследования. 43

2.1 Объекты исследования. 43

2.1.1 Эпоксидный олигомер ЭД-20. 43

2.1.2 Сшивающие агенты. 43

2.1.3 Диоксид титана 44

2.2 Методы исследования. 44

2.2.1 Определение массовой доли эпоксидных групп . 44

2.2.2 Определение степени отверждения покрытий по содержанию гель-золь-фракции. 45

2.2.3 Дисперсионный анализ пигментов методом седиментационной турбидиметрии. 45

2.2.4 Определение содержания основных и кислотных центров на поверхности порошков методом неводного потенциометрического титрования. 46

2.2.5 Исследование кислотно-основных свойств поверхности диоксида титана методом адсорбции из газовой фазы. 47

2.2.6 Исследование электрокинетических свойств пиг- 48

ментов.

2.2.7 Определение золь - концентрационного эффекта 48

2.2.8 Исследование адсорбции отвердителей на поверхности диокси-да титана. 49

2.2.9 Приготовление пигментированных композиций. 50

2.2.10 Исследование свойств лакокрасочных покрытий импедансометрическим методом. 53

2.2.11 Исследование реологических свойств пигментных

паст на ротационном вискозиметре «Реотест» [79]. 55

2.2.12 Определение внутренних напряжений в покрытии консольным методом. 55

2.2.13 Определение температуры стеклования методом дифференциально-сканирующей калориметрии (ДСК). 56

3. Результаты работы и их обсуждение. 57

3.1 Исследование влияния свойств диоксида титана на адсорбцию сшивающих агентов на его поверхности. 57

3.1.1 Оценка содержания и силы кислотных и основных центров на поверхности диоксида титана . 57

3.1.2 Изучение электро-кинетических свойств поверхности диоксида титана. 61 3.1.3.Исследование влияния поверхностно-активных добавок на пептизируемость и стабильность пигментных дисперсий. 64 3.1.4 Исследование адсорбции сшивающих агентов на поверхности диоксида титана. 68

3.2 Исследование влияния свойств поверхности диоксида титана на процессы структурирования эпоксидной наполненной композиции. 73

3.3 Исследование процессов отверждения наполненных эпоксидных композиций . 85

3.3.1 Определение содержания гель-фракции в отвержденных наполненных диоксидом титана эпоксидных композициях. 85

3.3.2 Термический анализ эпоксидных композиций. 94

3.4 Исследование защитных и физико-механических свойств сформированных эпоксидных покрытий, наполненных диоксидом титана. 103

3.4.1 Исследование внутренних напряжений, возникающих в покрытии при отверждении. 103

3.4.2 Исследование защитных свойств наполненных эпоксидных покрытий. 122

Выводы. 131

Литература

Введение к работе

Эпоксидные олигомеры широко используются в качестве пленкообразующих лакокрасочных материалов, основной областью применения которых является противокоррозионная защита металлических изделий и конструкций, а также защита бетона, пластмасс, деревянных изделий и т.п.

Регулирование декоративных свойств покрытий - цвета и непрозрачности, а также защитных свойств осуществляется введением пигментов и наполнителей в полимерную матрицу. В результате адсорбционных явлений, химического и физического взаимодействия поверхности дисперсных частиц с пленкообразующим веществом имеет место модификация пленкообразователя вблизи поверхности пигментных частиц, которая является причиной значительного изменения деформационно-прочностных, изолирующих, адгезионных и других свойств лакокрасочных покрытий при введении пигментов и наполнителей.

Несмотря на большинство работ, посвященных исследованию влияния наполнения на свойства композиционных полимерных материалов, влияние пигментов и наполнителей на процесс формирования полимерной матрицы, в частности на основе эпоксидных олигомеров, еще недостаточно изучено, особенно всвязи со значительным расширением марочного ассортимента пигментов и методов модификации их поверхности. Особенно разнообразны методы химического модифицирования самого распространенного пигмента для наполненных полимерных материалов - диоксида титана. Их обоснованный выбор необходим для получения полимерных покрытий с заданным комплексом свойств. Этим определяется актуальность исследований.

Цель работы. Исследование влияния химических свойств поверхности диоксида титана на свойства эпоксидной композиции и полимерного композиционного покрытия.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

Изучить свойства поверхности диоксида титана и адсорбцию на ней отверди-телей.

Исследовать влияния наполнения диоксидом титана на структурирование эпоксидных композиций с использованием различных отвердителей.

Изучить влияния наполнения на процесс отверждения эпоксидных композиционных материалов.

Исследовать влияние наполнения на защитные и физико-механические свойства наполненных композиционных покрытий.

Научная новизна.

Впервые установлена связь скорости отверждения и свойств полимерного композиционного материала с кислотно-основными свойствами поверхности диоксида титана и их электрокинетическими свойствами.

Установлено влияние свойств поверхности диоксида титана на внутренние напряжения полимерных эпоксидных композиций и на их защитные свойства.

Установлено влияние поверхности диоксида титана на изменение реологических свойств системы в процессе выдержки композиции после введения от-вердителя.

Практическая ценность работы.

разработаны рекомендации по выбору поверхностно-активных веществ при получении наполненных диоксидом титана эпоксидных композиций в соответствии с кислотно-основным балансом и электрокинетическими свойствами частиц диоксида титана.

разработаны рекомендации по продолжительности выдержки композиции перед нанесением в зависимости от используемого пигмента и сшивающего агента.

- разработаны рекомендации по выбору диоксида титана в зависимости от сшивающего агента.

Апробация работы. Основные результаты исследований докладывались на Региональной научно-технической конференции, посвященнойя 55-летию Ярославского государственного технического университета. Ярославль 1999;

7 YII международной научно-технической конференции "Наукоемкие химические технологии - 2001" (Ярославль,2001); Восьмой международной научно-практическая конфернция «Лаки и Краски 2004», Москва, 2004; V международной конференции "Advances in coatings technology" Катовице, Польша, 2002; VII Международном Конгрессе "Advances in Coatings Technology" Варшава, 2004; II Международной научно-технической конференции ПОЛИМЕ-РЫ-2005. Ярославль. 2005; Девятой Международной конференции по химии и физикохимии олигомеров «Олигомеры - 2005». Одесса, 2005; XXVIII Конгрессе FATIPEC, Будапешт, 2006; Конференции Advences in Coating Technology Варшава, 2006; 3-ей Санкт-Петербургской конференции молодых ученых «Современные проблемы науки о полимерах», 2007.

Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 16 работах.

Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, выводов и библиографии. Работа изложена на 136 страницах и содержит 12 таблиц, 63 рисунков, 82 библиографические ссылки.

Наполнение эпоксидных полимеров

Поток научных публикаций в отечественной и зарубежной литературе свидетельствует о неослабеваемом интересе к проблеме наполнения полимеров, в том числе и эпоксидных [20]. Важнейшим среди множества составляющих ее вопросов является физико-химия взаимодействия полимера с поверхностью твердого наполнителя, определяющего эффект усиления [21] -главную цель наполнения. В значительной мере это относится к адгезионным соединениям в клеях, в полимерных покрытиях и конструкционных копози-тах [20].

Усиление обеспечивается прежде всего адгезией полимера к поверхности жесткого и прочного наполнителя, большей, чем когезионная прочность матрицы. По мнению Липатова [22], хотя необходимость «определенного числа межфазных связей» установлена, однако природа, число и энергия связей «еще не фигурирует в существующих теориях усиления». Вторым фактором физико-химии наполнения, обуславливающим не только усиление, но и другие эффекты этого способа модификации, является изменение структуры и свойств полимера в граничных слоях под влиянием твердой поверхности [23-25].

Формирование этих слоев зависит от химической природы и полимер и поверхности наполнителя, соотношения их поверхностных энергий, темпера-турно-временных условий образования композиции. При большой поверхностной энергии и дисперсности наполнителя главным результатом становится превращение полимера в граничные слои, с иными, чем в объеме, и неоднородными по толщине этих слоев структурой и свойствами. Следует, однако, напомнить, что аналогичная ситуация имеет место при наполнении низкомолекулярных органических связующих [26-27].

Специфичность молекулярно-топологического строения полимеров при водит к тому, что изменения их структуры под влиянием твердой поверхности настолько значительны по величине и дальнодействию, что любой наполненный полимер может рассматриваться как трехфазная система, состоящая из наполнителя, граничного слоя полимера у его поверхности и «свободного» полимера со структурой, не измененной под влиянием поверхности раздела [24]. Благодаря дальнодействию, протяженность которого может достигать в эпоксидных полимерах 9000 А [25], введение наполнителей с высокой удельной поверхностью и большой поверхностной энергией приводит к полному превращению полимерной матрицы в состояние граничных слоев. Чаще всего эти граничные слои имеют большую, чем «объемный» полимер, прочность, жесткость, теплостойкость, что тем самым, обуславливает тот эффект синергизма, которым композиционные материалы и отличаются от однокомпонентных. Образующаяся высоко дисперсная композиция может рассматриваться и как модифицированный (с целью усиления) полимер с высокой степенью молекулярной, топологической и химической гетерогенностью, в котором вклад собственных свойств наполнителя незначителен, а главную роль играет величина поверхности раздела фаз.

Не будет преувеличением утверждение, что структура и свойства граничных слоев полимера и их вклад в общие свойства композиции является наиболее важным вопросом, которому посвящены многочисленные публикации в течение десятков лет, относящиеся к наполнению линейных полимеров, густосетчатых и эластомеров [23, 24, 28-37, 38-46]. Как правило, для характеристики структуры граничных слоев используются их плотность и молекулярная подвижность, оцениваемая релаксационными методами.

Физико-химические аспекты наполнения линейных полимеров (особенности адсорбции, структуры и свойств граничных слоев, механизм усиления) развиты в работах Липатова [22, 23, 28, 29, 47], Соломко [34-36], Сого-ловой[37]идр.[38-40].

Взаимодействие линейных полимеров с поверхностью вводимых наполнителей обусловлено двумя факторами [41]: энергетическим (действием межмолекулярных сил на границе раздела фаз - адсорбцией) и энтропийным (ограничением конформационного набора макромолекул непроницаемой твердой поверхностью наполнителя). Адсорбция обуславливает адгезию [47, 32-33], приводит к образованию более плотного, чем в объеме, адсорбционного слоя, ориентации молекул в нем и ограничению их подвижности. Ввиду цепного строения макромолекул полимера и межмолекулярного взаимодействия в нём, влияние поверхности раздела распространяется за пределы адсорбционного слоя, образуя более протяженный - граничный или поверхностный слой. Это дальнодействие увеличивается с ростом энергии когезии полимера и жесткости его молекул [42]. Весьма существенна роль поверхностной энергии самих наполнителей, зависящая от химической природы их поверхности. Авторы [48] экспериментально установили (на примере ПС, ПММА, ПВХ), что макромолекулы у границы раздела фаз стремятся ориентироваться таким образом, чтобы на поверхности (в зависимости от полярности внешней среды - второй фазы) оказались исключительно полярные или неполярные группировки. Если необходимые для этого конформации макромолекул отличаются от равновесных в растворе полимера, то возникает кон-формационный переход - появляются поверхностные слои со специфической структурой. В частности, возрастает (по сравнению с объемом) доля дисперсионной или полярной составляющих свободной поверхностной энергии. Безусловно, это открывает возможность управлять поверхностными свойствами полимеров, формируя их на подложках с разной «энергетикой».

В граничном слое плотность, молекулярная подвижность и связанные с ними свойства изменяются нелинейно. Установлено [28, 42] существенное (на 3-5%) уплотнение полимера в тонких адсорбционных слоях (толщина их [23, 28, 43] колеблется от десятков ангстрем до нескольких мкм), переходящее затем в более рыхлые слои толщиной до десятков мкм (с плотностью меньшей, чем в объеме). Разрыхленность объясняется снижением подвижности цепей, препятствующим их плотной упаковке [28].

Определение массовой доли эпоксидных групп

Метод основан на способности растворимой части пленки (золь-фракция) вымываться растворителем, и заключается в количественном определении золь-фракции, не связанной в полимерную сетку (гель-фракция).

Экстракцию отвержденных пленок в специально подготовленных патронах проводили в аппарате Сокслета. Содержание трехмера (%) в непиг-ментированной пленке вычисляли по формуле: а где Go - масса патрона с навеской пленки до экстракции; Gn - масса патрона с навеской пленки после экстракции в течении п часов; а - навеска лаковой пленки. Дисперсионный анализ пигментов методом седиментационной турбидиметрии. Метод основан на определении изменения оптической плотности пигментной суспензии в процессе осаждения. Измерения проводили с помощью колориметра фотоэлектрического КФК - 2МП.

Расчет интегральных и дифференциальных кривых распределения частиц аналитическим методом Н.Н. Цюрупы [79] проводили по разработанной нами программе в формате Microsoft Exel. Определение содержания основных и кислотных центров на поверхности порошков методом неводного потенциометрического титрования.

Определение содержания кислотно-основных центров с одновременным установлением их силы проводили методом неводного потенциометрического титрования дисперсии пигмента в ацетоне растворами паратолуол-сульфокислоты и этилата натрия. Использование ацетона, являющегося ин-деферентным растворителем с большой дифференцирующей силой и высокой константой сольволиза, позволяет увеличить шкалу рС до 26. Причем для ацетона имеет место удачная величина разбега ЭДС при переходе от сильных кислот к сильным основаниям, равной -1400 мВ, то есть имеется возможность прямой корреляции значения ЭДС полунейтрализации кислоты и основания со значением рК или функции Гаммета при условном переносе ее значений для водной среды.

Значение функции Гаммета устанавливается по значениям потенциалов точек полунейтрализации. Принимая значение функции Гаммета при 220 мВ равным 7 и используя линейность зависимости функции Гаммета от потенциала, для которой Н0 /d Е =0,01, вычисляется значение функции Гаммета.

Концентрация кислотных (основных) центров на поверхности вычисляется на основании дифференциальной кривой титрования по следующей формуле: где С - концентрация кислотных (основных) центров, мкмоль/г; Ст - концентрация титранта, моль/дм3; V - объем, пошедший на титрование, см ; m - масса порошка, г.

Определение концентрации на поверхности пигментов и наполнителей раздельно жестких и мягких кислотных и основных центров проводили в соответствии с теорией ЖМКО Д.Пирсона. Метод основан на определении количества летучих соответственно жестких или мягких кислот или оснований, хемосорбированных на поверхности пигмента.

В качестве молекулярных зондов использовали летучий органический триэтиламин или бензол для оценки содержания жестких и мягких кислотных центров, соответственно, и уксусную кислоту или йод для оценки содержания жестких или мягких основных центров на поверхности пигмента. Контроль за процессом адсорбции осуществляли по изменению массы образца. где А и А - количество основных или кислотных центров, отнесенное к единице массы или единице поверхности пигмента, мкмоль/г или мкмоль/м соответственно; т/- масса пустого бюкса, г; rri2 - масса бюкса с навеской после вакуумирования, г; тз - масса бюкса с навеской после наступления де-сорбционного равновесия, г; Syd - удельная поверхность пигмента, м /г; М -молекулярная масса адсорбента Исследование электрокинетических свойств пигментов. Исследование электрокинетических свойств заключается в определении электрофоретической подвижности частиц под действием электрического поля в зависимости от рН.

Лабораторная установка состоит из измерительной ячейки с электродами, выпрямителя ВСА-5Л, миллиамперметра, микроскопа Р5 УЧ.2 (окуляр ПЗО 12хМО, объектив 16/0.32, цена деления шкалы микроскопа 30 мкм). Скорость движения частиц рассчитывали по формуле: v = l/tcp (2.7) где 1 расстояние, пройденное частицей, м. Электрофоретическая подвижность рассчитывалась по формуле: Ц„ = v/E [м2/сВ] (2.8) где Е - напряженность электрического поля, В/м: Е = U/L (2.9) где U - напряжение электрического поля, В; L - длина кюветы, м.

Оценка содержания и силы кислотных и основных центров на поверхности диоксида титана

В работе были использованы образцы диоксида титана, заметно отличающиеся друг от друга по свойствам поверхности: диоксид титана рутиль-ной модификации марок Р-02, R-706 фирмы «Du Pont», Kemira 405 и Kronos 2310, значительно различающиеся по данным фирм-производителей по степени дисперсности, а также диоксид титана анатазной формы марки АО-1.

Дисперсионный состав образцов диоксида титана, используемых в работе приведен в таблице 3.1. Как видно из таблицы 3.1, наиболее высокой дисперсностью характеризуется диоксид титана Kemira 405. Максимальный размер частиц не влияет на реологические свойства композиций и на оптические свойства сформированных полимерных покрытий. Он оказывает влияние на декоративные свойства (сорность) и, естественно, на защитные свойства, так как в случае прочных агрегатов, соизмеримых с толщиной покрытия, такие агрегаты будут выступать в качестве дефектов, по месту которых могут возникать очаги коррозии.

В составе современных пигментированных материалов большую, а часто и определяющую роль в формировании свойств покрытия имеет систе 58 ма малых добавок. В большинстве случаев, применяя те или иные поверхностно-активные вещества, регулируются также технологические свойства материалов, определяющие условия диспергирования, устойчивость материалов при хранении, реологические и др. свойства. Теоретически обоснованный выбор поверхностно-активных веществ должен проводиться с учетом химических свойств поверхности пигментов и наполнителей.

Одним из наиболее распространенных белых пигментов является диоксид титана, свойства поверхности которого зависят от кристаллической модификации, способа получения и обработки. При солевой обработке метати-тановй кислоты и поверхностной обработке после стадии мокрого размола и сепарации на поверхности пигмента формируются определенный баланс кислотных и основных центров различного содержания и силы, характеризуемой функцией Гаммета. Как отмечалось выше, кислотно-основной баланс поверхности диоксида титана определяется, прежде всего, соотношением на ней концентраций соединений кремния и алюминия.

Для оценки содержания и силы кислотных и основных центров мы использовали метод неводного потенциометрического титрования. Результаты, полученные методом неводного титрования, приведены в виде гистограмм (рис.3.1 - 3.5), характеризующих распределение центров той или иной силы на поверхности пигмента.

Как следует из рис. 3.1 - 3.5 наиболее сильные кислотные центры характеризующиеся функцией Гаммета Н0 = 2,05 - 3,15 содержатся на поверхности диоксида титана анатазной модификации при концентрации 186 мкмоль/г. Кислотными центрами являются координационно-ненасыщенные атомы титана на поверхности кристаллов, гидратированные группы А1-0, поликремневая кислота, а также возможное наличие фосфат-ионов у анатаз-ной модификации. Полученные данные соответствуют известному [2] факту большей кислотности анатаза по сравнению с рутилом.

Кислотность Р-02 значительно ниже. На его поверхности содержится 78,3 мкмоль/г кислотных центров с Н0 = 4,88 - 5,07 и 31,6 мкмоль/г основных центров с Н0 = 7 - 8,82. Снижение кислотности связано как с переходом анатаза в рутил, так и с большим содержанием алюминия на поверхности. Однако следует учитывать, что при гидратации оксида алюминия усиливается его кислотный характер. При этом бренстедовские кислотные центры переходят в льюисовские.

Сравнительно слабые кислотные центры содержатся на поверхности диоксида титана Kronos 2310 и R-706. В то же время на их поверхности присутствуют достаточно сильные основные центры с функцией Гаммета до Н0 = 9,2 для Kronos 2310 и Н0 = 9,47 для R-706. Сильные основные центры, сдвигающие баланс в основную сторону имеются на поверхности пигмента марки Kemira405.

Большее количество кислотных центров на поверхности пигментов определяется тем, что поликремневая кислота на поверхности обладает только кислотными свойствами, а гидратированный оксид алюминия амфотерен и при титровании щелочью ведет себя как кислота, а при титровании кислотой как основание.

Полученные методом неводного титрования данные могут быть использованы для обоснованного выбора модифицирующих добавок. Однако при этом следует учитывать рК для поверхностно-активных веществ анио-нактивного и катионактивного типа.

Исследование процессов отверждения наполненных эпоксидных композиций

Сравнительный анализ влияния наполнения на реологические свойства эпоксидных композиций, содержащих различные аминные отвердители, показан на рисунках 3.19 и 3.20, где приведено изменение динамической вязкости исследуемых систем при скоростях сдвига 364,5 с 1 и 1312 с"1 .

Из приведенных данных следует, что при использовании в качестве от-вердителя 2-метил-1,5-пентаметилендиамина (МПМД) (Рисунки 3.17 а и 3.18 а) изменение вязкости композиций в процессе выдержки при скоростях сдвига, когда течение системы становится ньютоновским (364,5 с"1) и для предельно разрушенной системы (1312 с 1) практически одинаково для пигментированных и непигментированной композиции.

Введение в состав композиций, в которых отвердителем являлся гек-саметилендиамин (ГМД), диоксида титана марки Kronos 2310 приводило к снижению вязкости, в то время как при наполнении другими исследуемыми пигментами динамическая вязкость повышалась по сравнению с вязкостью непигментированной композиции. Независимо от поверхностных свойств диоксида титана изменение реологических свойств во времени для этих пигментов было практически одинаковым (Рисунки 3.19 в и 3.20 в).

В случае использования в качестве отвердителя н-крезилэтилендиамина (КЭДА) наблюдается аналогичная зависимость реологических свойств от наполнения, однако в меньшей степени структурирует композицию диоксид титана марки R-706 с нейтральным характером поверхности (Рисунки 3.19 б и 3.20 б).

Анализ реологических кривых показывает, что заметное влияние кислотно-основных свойств поверхности диоксида титана на характер течения проявляется при низких скоростях сдвига, где наблюдается дилатансия. Степень дилатансии эпоксидных композиций в процессе выдержки оценивали как первую производную вязкости по скорости сдвига (w=dr/dY). На рисунке 3.21 приведены зависимости степени дилатансии эпоксидных композиций в процессе выдержки.

Из экспериментальных данных следует, что в случае использования в качестве отвердителя гексаметилендиамина высокая скорость нарастания вязкости характерна для эпоксидных композиций, наполненных диоксидом титана всех исследуемых марок, за исключением Kronos 2310 со слабоосновным характером поверхности, практически не влияющего на процессе структурирования эпоксидной композиции.

Более значительное различие в процессах структурирования наблюдается в случаях использования в качестве отвердителей КЭДА (АФ-2) и МПМД: максимальные скорости нарастания вязкости отмечаются для композиций, наполненных диоксидом титана с нейтральным и слабоосновным характером поверхности.

Следует отметить, что эти данные находятся в хорошей корреляции с величиной адсорбции отвердителей (Таблица 3.4) на поверхности исследуемых пигментов.

Наибольшее влияние на степень дилатансии пигментированных систем оказывают пигменты с наибольшей величиной адсорбции соответствующего отвердителя. Так, например, в случае композиции ЭД-20:н-крезил-этилендиамин минимальная величина адсорбции отмечена для диоксида титана Kronos 2310 и АО-1, для этих же пигментов наблюдается самое слабое структурирование в процессе выдержки.

Определение содержания гель-фракции в отвержденных наполненных диоксидом титана эпоксидных композициях. Глубину и скорость отверждения пигментированных композиций оценивали по содержанию трехмера в пленках, отверждаемых при температуре 60С в течение 30-360 минут.

В качестве растворителя использовали ацетон. Ранее было установлено [82], что использование ацетона, метилэтилкетона и метилизобутилкетона приводит к получению идентичных результатов.

На рис. 3.22 приведены кинетические кривые процесса отверждения пигментированных и непигментированных композиций на основе эпоксидного олигомера ЭД-20 с отвердителем ГМД.

Эти результаты свидетельствуют, что при использовании в качестве отвердителеля гексаметилендиамина (ГМД) сшивка начинается не ранее, чем через 75 минут. При этом для пигментированных композиций этот период в зависимости от типа пигмента возрастает в ряду Kronos 2310, Р-02, R-706 и увеличивается до 175 минут. Скорость отверждения всех пигментированных композиций значительно ниже, чем для непигментированной. Минимальной скоростью отверждения обладает композиция, пигментированная диоксидом титана Kronos 2310. С более высокой скоростью отверждается композиция, наполненная АО-1, скорости отверждения композиций в присутствии диоксида титана марок Р-02 и R-706 сравнимы со скоростью отверждения непигментированной композиции, однако, образование трехмера в них начинается значительно позже (через 135 мин. для композиции с Р-02 и через 175 мин. для R-706). Глубина отверждения в соответствии с этим снижается от 86 % для непигментированной композиции до 70-75 % для композиций, пигментированных РО-2 и R-706.

Похожие диссертации на Формирование полимерных покрытий на основе эпоксидного олигомера, наполненного диоксидом титана