Введение к работе
Актуальность проблемы. К настоящему времени адгезионноспособ-ные поливинилхлоридные пластизоли* (далее — пластизоли) нашли широкое применение в технике, например, в автомобильной промышленности, где они используются как защитные антикоррозионные и противошумные покрытия, герметики и клеи. Клеи на основе пластизолей отличаются хорошей технологичностью при переработке, поскольку являются одноупа-ковочными и отверждаются при нагревании. Клеевой шов имеет высокую эластичность, незначительные внутренние напряжения и, следовательно, высокую долговечность.
Имеется достаточное количество публикаций по исследованию природы адгезионной прочности покрытий на основе ПВХ и сополимеров ви-нилхлорида, разработан единый подход к регулированию адгезионных свойств пластизольных покрытий. В качестве адгезионных добавок в пла-стнзольных композициях были исследованы непредельные или азотсодержащие соединения.
Однако, время отверждения таких пластизолей довольно велико (30-40 мин.), что не всегда удовлетворяет потребителей. Поэтому разработка рецептур пластизолей, обладающих хорошими адгезионными свойствами при небольшом времени отверждения остается одной из важнейших задач исследователей, занятых в этой области химии полимеров. Решению этой задачи могло бы способствовать выяснение механизма влияния компонентов пластизолей на адгезионные свойства покрытий, сформированных из них при различных темиературно-временных условиях.
* Пластизоль - дисперсия в пластификаторе частиц поливинилхлорида определенного размера.
Таким образом, исследования в,области адгезионной.способное; пластизолей не потеряли своей актуальности. Особенно перспективнь нам представляется применение в пластизолях в качестве адгезионнь добавок фенолформальдегидных олигомеров (ФФО), т.к. они позволяь получать высокие адгезионные свойства даже при малых временах фо мирования покрытий. Но, несмотря на большую практическую важное применения ФФО в пластизолях, имеются лишь отрывочные немногочи ленные патентные данные об использовании этих добавок в пластизол ных композициях.
Цели и задачи исследования. Целью настоящей диссертационной р боты явилось:
исследование влияния ФФО на адгезионную прочность покрытий пластизолей;
исследование совместного влияния ФФО и АСД на адгезионн) прочность покрытий из пластизолей;
изучение влияния режимов переработки на адгезионные свойст пластизолей, содержащих ФФО;
изучение влияния режимов переработки на адгезионные свойст пластизолей, содержащих ФФО и АСД;
разработка новых рецептур адгезионноспособных пластизолей с г большим временем отверждения (не более 15 минут), обусловленным те нологией переработки пластизоля в изделия.
Новым решением актуальной задачи создания адгезионноспособш пластизолей с временем отверждения не более 15 минут является совме< ное использование в композициях фенолформальдегидных и азотсодс жащих соединений, приводящее к синергическому увеличению адгезис ной прочности покрытий.
Научная новизна работы заключается в том, что в ней впервые:
- обнаружены экстремальные увеличение адгезионной прочности
пластизольного покрытия и уменьшение теплоты взаимодействия пла
стифицированного поливинилхлорида с ФФО в зависимости от содержа
ния последнего (с максимумом адгезионной прочности и минимумом теп
лоты при определенном содержании олигомера), что свидетельствует о
значительном влиянии взаимодействия компонентов пластизолей на адге
зионную прочность покрытий;
- показано, что введение в пластизоль с ФФО азотсодержащих доба
вок (АСД) способствует усилению адгезии пластизоля к металлу, при этом
наблюдается синергический эффект;
показано, что введение в пластизоль с ФФО некоторых азотсодержащих добавок способствует снижению энергии активации процесса образования адгезионного соединения и сокращению времени, необходимого для начала резкого возрастания скорости этого процесса;
предложены способы регулирования адгезионной прочности покрытий из пластизолей, в состав которых входят ФФО и АСД.
Практическая ценность работы и реализация в промышленности. Целенаправленный выбор компонентов (ФФО и АСД) и условий сплавления пластизолей, который стал возможен в результате проведенных исследований, позволил разработать новые рецептуры поливинилхлоридных пластизолей марок Д-25А и Д-26А. Использование пластизолей этих марок дает возможность склеивания без предварительной обработки металлических и бумажных элементов автомобильных фильтров при времени переработки от 3 до 7 мин. Кроме этого, полученные данные использованы при разработке двух новых марок адгезионных АСД ("Адопласт" и "Адопласт Л") для пластизолей Д-25А и Д-26А.
Автор защищает научные положения: .,
определяющую роль в суммарной адгезионной прочности пок тий из пластизолей с фенолформальдегидными олигомерами играет формационная составляющая;
взаимодействие компонентов пластизолей, содержащих фенол4 мальдегидные олигомеры, оказывает решающее влияние на адгезионі прочность покрытий;
- фенолформальдегидные олигомеры и азотсодержащие доба
оказывают синергическое действие на адгезионную прочность пла<
зольных покрытий.
Объекты и методы исследования. Объектами исследований служ пластизоли на основе ПВХ в виде паст, полученные смешением на пл; тарном смесителе с последующим диспергированием и деаэрирование: также пленки и покрытия, сформированные из пластизолей на алюмш вой фольге при определенных режимах сплавления. В качестве адгез* ных добавок были изучены промышленные продукты отечественног зарубежного производства - анилинофенолформальдегидные смолы (( 342А, СФ-34ІА и СФ-340А), капролактам, бензамид, гексаметилентс мин, полнэтиленполиамины, полиаминоамиды.
Адгезионную прочность покрытий характеризовали удельной рабе отслаивания, рассчитываемой из величины сопротивления отслаивай которое определяли при комнатной температуре при скорости отслаї ния 500 мм/мин под углом 180 (между полоской пленки из rmacnooj металлическим субстратом) на адгезиометре с тензометрической систе; регистрации напряжений.
"Квз»ирлшюі!есную" работу отслаивания, характеризующую col веши) Адгезию покрытий, получали в результате остановки процесса слаивапия пластизольного покрытия от субстрата.
Физико-механические характеристики пленок при растяжении oi деляли на разрывной машине с записью кривой растяжения. Жестк<
пленок характеризовали работой, затрачиваемой на растяжение пленки до 5%-ного удлинения.
Для исследования природы взаимодействия пластизоля с субстратом, а также взаимодействия компонентов в пластизолях определяли краевые углы смачивания, использовали электронную микроскопию, УФ- и ИК-спектроскопию, калориметрический метод изучения теплот смачивания и термогравиметрический анализ,
Личный вклад автора. Лично автором выполнена основная часть эксперимента и предложены все теоретические положения.
Апробация работы. Материалы диссертации докладывались и обсуждались на научно-технической конференции молодых ученых и специалистов, посвященной 70-летию ВЛКСМ (г. Дзержинск, 1988 г.); школе-семинаре "Формирование поверхности и межфазные взаимодействия в композитах" (г. Ижевск, 1989 и 1991 гг.); научно-технической конференции "Полимерные материалы в машиностроении" (г. Ижевск, 1989 г.); XIX научно-технической конференции молодых ученых и специалистов "Физика и механика композиционных материалов на основе полимеров" (г. Гомель, 1990 г.); Всесоюзной научно-технической конференции "Поливинилхлорид-91"' (г. Дзержинск, 1991 г.); Втором Всероссийском Каргинском симпозиуме "Химия и физика полимеров в начале XXI века" (г. Черноголовка, 2000 г.); Седьмой Международной конференции по химии и физикохимии олигомеров "Олигомеры-2000" (г. Пермь, 2000 г.).
Публикации. Основное содержание работы изложено в 12 публикациях; получен патент на изобретение, относящееся к составу разработанных пластизолей.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и рекомендаций, выводов, списка цитированной литературы и приложений. Работа изложена на 136 страницах, включая 49 рисунков, 10 таблиц и 232 источника литературы.
