Введение к работе
Актуальность проблемы. Наполненные полиэфирные лакокрасочные материалы широко используются для окраски рулонного металла, который применяется в различных отраслях промышленности. Особенности этого метода нанесения и дальнейшей переработки окрашенного металла в изделия обуславливают высокие требования к дисперсности пигментов и наполнителей в их составе, а также требования к высокой стабильности дисперсионных, реологических и колористических свойств в условиях высоких напряжениях сдвига, возникающих при нанесении адгезированного полимерного слоя на поверхность. Одним из основных методов целенаправленного регулирования свойств полимерных композиционных материалов и покрытий является использование поверхностно-активных веществ (ПАВ). В технологии полимерных лакокрасочных материалов и покрытий постоянно расширяется применение амфи-фильных полимерных соединений различного химического состава, которые, характеризуясь высокой поверхностной активностью, ввиду высокой молекулярной массы имеют ряд особенностей, отличающих их от низко молекулярных ПАВ. В результате адсорбционных явлений, физического (а иногда и химического) взаимодействия их с поверхностью дисперсных частиц и подложки, ассоциации с молекулами пленкообра-зователя могут значительно изменяться деформационно-прочностные, изолирующие, адгезионные, колористические и другие свойства лакокрасочных покрытий.
Несмотря на большое количество работ, посвященных исследованию влияния ПАВ на свойства композиционных полимерных материалов, влияние полимерных ПАВ на процесс формирования полимерной матрицы, в частности, на основе полиэфиров, еще недостаточно изучено, особенно, в связи со значительным расширением марочного ассортимента ПАВ. Их обоснованный выбор необходим для получения полимерных покрытий с заданным комплексом свойств. Этим определяется актуальность исследований.
Исследования выполнены в соответствии с тематическим планом НИР ФГБОУ ВПО «Ярославского государственного технического университета», проводимого по заданию Министерства образования и науки РФ по теме: «Разработка научных основ синтеза (со)полимеров ионной и радикальной полимеризации и модификации физико-химических свойств полимерных и композиционных материалов» на 2008-2011 гг. (№0120.0 852837).
Цель работы. Исследование влияния ионогенных полимерных поверхностно активных веществ на процесс получения и свойства наполненных полиэфирных материалов и покрытий.
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи: - Исследовать поверхностную активность полимерных ПАВ в среде органических растворителей.
- Исследовать влияние амфотерных и анионактивных полимерных ПАВ на процесс
диспергирования и устойчивость пигментных дисперсий в растворе полиэфира.
Исследовать влияние полимерных ПАВ на реологические свойства и энергию активации вязкого течения дисперсий пигментов в растворе полиэфира, в том числе методом динамо-механического анализа.
Изучить влияние полимерных ПАВ на процесс диспергирования и свойства полимерных покрытий
Научная новизна.
Впервые установлено влияние соотношения кислотных и основных групп в молекулах полимерных амфотерных ПАВ на изотермы поверхностного натяжения. Показано, что при отклонении от равновесного содержания этих групп изотерма проходит через минимум.
Установлены сравнительные зависимости коэффициентов диффузии от концентрации молекул связующего и полимерных ПАВ. Показано, что в области рабочих концентраций коэффициенты диффузии почти на четыре порядка превышают коэффициент диффузии молекул полиэфира.
Показано, что динамическое поверхностное натяжение и изотермы коэффициентов диффузии определяют применимость полимерных ПАВ в органических растворителях в процессах, где поверхности раздела имеют неравновесный характер.
Обнаружено наличие двух участков на зависимости вязкости растворов полиэфира от температуры, соответствующих различным энергиям активации вязкого течения. Введение полимерных ПАВ в систему повышает эту температуру и снижает энергию активации вязкого течения, особенно на высокотемпературном участке.
Практическая ценность работы.
- На основании исследования устойчивости и реологических свойств дисперсий раз
работаны рекомендации по выбору полимерных поверхностно-активных веществ при
получении наполненных рядом пигментов полиэфирных КОМПОЗИЦИЙ.
- Проведена оценка влияния полимерных ПАВ на сопротивление диспергированию и
энергозатраты при получении пигментированных полиэфирных композиций.
- На основании динамо-механического анализа реологических свойств дисперсий
пигментов в растворах полиэфира предложен метод выбора состава паст для диспер
гирования с использованием полимерных ПАВ.
Личный вклад автора. Диссертантом выполнен весь объем экспериментальных исследований, проведены необходимые расчеты, обработка результатов и их анализ, сформулированы общие положения, выносимые на защиту, выводы и рекомендации.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на международном конгрессе «Czech Coat 2009 » (Чехия, Прага,
2009); 30 международном конгрессе FATIPEK (Италия, Генуя, 2010); IX Международной конференции «Advances in coatings technology» (Польша, Катовице, 2010) X Международной конференции по химии и физике олигомеров «Олигомеры X». (Волгоград, 2009); 63-ей и 64-ой региональных научно-технических конференциях студентов, магистров и аспирантов высших учебных заведений с международным участием. (Ярославль 2010, 2011); VI, VII Санкт- Петербургские конференции молодых ученых «Современные проблемы науки о полимерах» (Санкт- Петербург, 2010, 2011); IV международной конференции - школы по химии и физико-химии олигомеров «Олигомеры 2011» (Казань , 2011), 65 -ой Всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и магистрантов высших учебных заведений с международным участием (Ярославль, 2012).
Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 14 работах, в том числе трех рецензируемых и реферируемых журналах.
Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, 6 глав, выводов и библиографии. Работа изложена на 126 страницах и содержит 20 таблиц, 78 рисунков, 177 библиографических ссылок.
