Введение к работе
Актуальность проблемы. Одним из способов получения полимерных покрытий с заданным сочетанием свойств является использование смесей несовместимых полимеров. Покрытия на их основе имеют гетерогенную струк-туру, что в некоторых случаях способствует улучшению «объемных» свойств полимерных покрытий. Фазовое расслоение полимеров в процессе формирования покрытия и последующее самопроизвольное перераспределение образовавшихся полимерных фаз может приводить к формированию пленок с градиентным распределением полимеров по сечению. Это позволяет получать покрытия, в которых каждый из слоев имеет свое функциональное назначение. Одним из вариантов создания таких систем является использование смесей эпоксидных и акриловых полимеров. Эпоксидный олигомер, концентрирующийся у подложки, обеспечивает высокую адгезию комплексного покрытия и высокие физико-механические свойства; акриловый полимер, переходящий в верхние слои покрытия, повышает стойкость к действию окружающей среды. Послойно-неоднородные покрытия на основе эпоксидноакриловых систем совместят в себе преимущества обоих полимерных материалов.
Использование «саморасслаивающихся» систем позволит получать покрытия со сбалансированными объемными и поверхностными свойствами в результате одноразового нанесения лакокрасочного материала на подложку, что понижает материальные затраты на процесс нанесения. Отсутствие чёткой межфазной границы между полимерными слоями снимает проблему низкой межслойной адгезии.
Несмотря на наличие ряда работ по исследованию систем на основе несовместимых полимеров, влияние природы и физико-химических свойств полимерных компонентов, а также других факторов на расслоение полимерных фаз и формирование послойно-неоднородных покрытий еще недостаточно изучено, научно обоснованные принципы создания таких материалов отсутствуют. В связи с этим исследования в области разработки и изучения свойств материалов такого типа являются актуальными.
\
Работа проводилась в соответствии с Межгосударственной программой «Новые многофункциональные саморасслаивающиеся защитные покрытия» в сотрудничестве с Институтом по переработке пластмасс «Metalchem» (Польша).
Цель работы. Установление физико-химических факторов, необходимых для формирования послойно-неоднородных полимерных адгезиро-ванных пленок на основе ограниченно совместимых эпоксидного олигомера и акриловых полимеров.
Для выполнения поставленной цели необходимо решить следующие задачи: оценить совместимость эпоксидного олигомера и акриловых полимеров, исследовать влияние общего растворителя и природы подложки на структуру эпоксидноакриловых покрытий, изучить процесс формирования композиционных покрытий, исследовать влияние природы акрилового полимера на структуру покрытий, изучить влияние пигментов и других функциональных добавок на формирование эпоксидноакриловых покрытий.
Научная новизна.
Показана возможность прогнозирования степени послойного расслоения покрытий с использованием модели Функе. Установлено, что распределение полимерных компонентов в покрытии определяется адсорбционными свойствами подложки и не зависит от плотности полимеров. Показано, что при низком значении межфазного натяжения на границе раздела полимерных фаз имеет место образование переходного слоя большой толщины. Показана возможность повышения адгезии эпоксидного олигомера к металлической подложке при совмещении его с термопластичным акриловым полимером.
Практическая ценность работы.
Разработан метод оценки совместимости эпоксидного олигомера с акриловыми полимерами, в качестве основных параметров которого используются значения чисел гидрофильно-липофильного баланса звеньев молекул и
молекулярная масса. Разработан метод оценки послойного состава эпоксид-ноакриловых покрытий с использованием анализа ИК-спектров поверхностей свободных пленок. Разработаны рекомендации по выбору состава общего растворителя, обеспечивающего наиболее полное расслоение полимерных фаз. Разработаны рекомендации по получению эпоксиакриловых покрытий с градиентом пигментов по сечению.
На основании проведенных исследований разработана и внедрена в серийное производство эмаль ЭТ1-1305 (ТУ 2312-302-21743165-2002).
Апробация работы. Основные результаты исследований докладывались на 16-ой Российской молодежной научной конференции, посвященной 85-летию со дня рождения профессора Кочергина В.П., Екатеринбург (2006 г.); 7-ой (2006 г., Варшава) и 8-ой (2008 г., Варшава) Международных конференциях «Advances in Coating Technology»; III Санкт-Петербургской конференции молодых ученых «Современные проблемы науки о полимерах» (2007 г.); международных конференция «Олигомеры 2007» (Петрозаводск) и «Олигомеры 2009» (Волгоград.); II (2005 г.) и III (2008 г.) Международной конференции «Полимерные композиционные материалы и покрытия», Ярославль; 29-ом (2008, Бельгия) Международном конгрессе FATIPEC.
Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 12 статьях и 4 тезисах, в том числе в 5 изданиях, рекомендованных ВАК.
Личное участие автора: Непосредственное участие во всех этапах работы и обсуждения результатов.
Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, выводов и библиографии. Работа изложена на 116 страницах и содержит 20 таблиц, 33 рисунков, 87 библиографических ссылок. Приложен акт внедрения.
