Введение к работе
Актуальность работы. На сегодняшний день в России отмечается увеличение объемов строительства нового жилья и ремонтных работ ветхого, что служит развитию рынка строительных и лакокрасочных материалов. В практике отделочных работ находят широкое применение полистирольные краски (эмаль полимерная ПС-160, НП-182, лессирующие краски «Пигматекс», «Сольвентол»).
Однако содержание летучих соединений в полистирольных красках достигает 80%. Ужесточение экологического законодательства относительно содержания летучих органических соединений (VOC - volatile organic compounds) в лакокрасочных изделиях вызывает необходимость создания красок с пониженным содержанием летучих соединений. Кроме того, недостатком покрытий на основе полистирольных красок является их низкая трешиностойкость, что приводит в ряде случаев к их преждевременному разрушению и незапланированным затратам на ремонт.
Для повышения физико-технических свойств лакокрасочных материалов в их рецептуру вводят ультрадисперсные добавки, в частности органоминеральные добавки, получаемые адсорбцией поверхностно-активных веществ на монтмориллонитовой глине. Между тем, в России выпуск органоминеральных добавок является недостаточным. В Поволжье имеются большие запасы глины, которые могут служить сырьем для производства органоминеральных добавок.
В связи с этим снижение летучих органических соединений в полистирольных красках и повышение трещиностоикости покрытий на их основе является актуальной задачей, решение которой позволит значительно повысить конкурентоспособность отечественных полистирольных лакокрасочных материалов.
В качестве рабочей гипотезы принято положение о возможности получения органоминеральной добавки на смешанослойной глине с повышенным содержанием монтмориллонита.
Цели и задачи исследования. Целью настоящей работы является разработка составов полистирольной краски с пониженным содержанием летучих соединений, и покрытий на её основе, обладающих повышенной трешиностойкостью.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
разработать состав и технологию производства органоминеральной добавки на основе местных глинистых материалов;
изучить закономерности влияния органоминеральной добавки на реологические, технологические и эксплуатационные свойства полистирольных лакокрасочных материалов и покрытий на их основе.
Научная новизна работы. Установлена возможность получения органоминеральной добавки на основе смешанослойной глины с
повышенным содержанием монтмориллонита за счет адсорбции на её поверхности ПАВ неионогенного типа. Выявлено, что введение разработанной органоминеральной добавки в полистирольную краску способствует повышению степени перетира краски, снижению показателя укрывистости с 160 до 112 г/м2, увеличению времени высыхания покрытий, повышению на 13 % удерживающей способности (по отношению к растворителю), трещиностойкости покрытий. Выявлена возможность снижения содержания летучих органических соединений в рецептуре краски до 26%.
Установлены закономерности изменения внутренних напряжений в покрытиях на основе полистирольной краски. Показано, что введение в лакокрасочные составы органоминеральной добавки приводит к снижению внутренних напряжений в 2 раза, повышению когезионной прочности в 1,6-1,8 раз, модуля упругости в 1,2 раза, доли упругой деформации в 2 раза и снижению доли пластической деформации в общей деформации.
Обосновано применение в качестве наполнителя для полистирольных красок легкого суглинка Нижне-Аблязовского месторождения Пензенской области, представляющего собой смесь песка и глины, имеющую красно-коричневый цвет. Предложено 2-х стадийное введение цветного наполнителя. Показано, что поэтапное введение наполнителя в смеси с добавкой ОП-4 обеспечивает получение в растворе органоминеральной добавки за счет адсорбции добавки ПАВ на поверхности глинистых частиц, содержащихся в цветном наполнителе.
Практическая значимость диссертационной работы. Разработаны состав и технология производства органоминеральной добавки на основе смешанослойной глины Пензенского региона, предназначенной для полистирольных красок в качестве структурирующей и диспергирующей добавки. Предложены способы её введения в рецептуру полистирольной краски.
Разработан состав полистирольной краски с пониженным содержанием летучих соединений, предназначенный для наружной и внутренней отделки строительных изделий и конструкций. Покрытия на основе разработанной полистирольной краски обладают повышенными трещиностойкостью и классом (IV-V) качества внешнего вида (у контрольного состава- V-VI).
Разработан технологический регламент «Производство
полистирольной краски с органоминеральной добавкой». Применение полистирольной краски с органоминеральной добавкой позволяет сэкономить около 6 рублей на 1 м2 окрашиваемой поверхности. Применение в рецептуре краски цветного наполнителя Нижне-Аблязовского месторождения позволяет сэкономить на подготовке бетонной поверхности около 4-х рублей на 1 м: при простой окраске и 6-8 рублей - при улучшенной покраске.
Реализация результатов исследования. Разработанный красочный состав получил промышленное опробование на ООО «Стройцентр» г. Пензы
при окраске 710 м" бетонной поверхности фасада здания производственного участка. Разработанная шпатлевка с органоминеральной добавкой получила промышленное апробирование на ООО «Волгостроймонтаж» при шпатлевании 460 м2 бетонных стен складского помещения с последующей окраской разработанной полистирольной краской. Технологический регламент «Производство полистирольной краски с органоминеральной добавкой» утвержден на ООО «Волгостроймонтаж». На защиту выносятся:
рецептура и технология производства органоминеральной добавки, предназначенной в качестве структурирующей и диспергирующей добавки для полистирольных красок;
результаты исследования влияния органоминеральной добавки на реологические, технологические и эксплуатационные свойства полистирольных лакокрасочных материалов и покрытий на их основе;
рецептура и технология производства полистирольной краски с пониженным содержанием летучих соединений.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы представлялись и обсуждались на Всероссийской конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Теория и практика повышения эффективности строительных материалов» (г. Пенза, 2006 г.), Международной конференции «Проблемы долговечности зданий и сооружений в современном строительстве» (г. Санкт-Петербург, 2007г.), Международной научно-технической конференции «Актуальные вопросы строительства» (г. Саранск, 2007г.), научно-технической конференции «Студенческая наука - интеллектуальный потенциал XXI века» (г. Пенза, 2008 г.), III Всероссийской конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Теория и практика повышения эффективности строительных материалов» (г. Пенза, 2008г.).
Достоверность результатов работы. Достоверность результатов работы определяется совпадением данных экспериментальных исследований с производственной апробацией, статистической обработкой результатов. Экспериментальные исследования проводились в соответствии с действующими стандартами, а также по методикам, заимствованным из литературных источников.
Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 12 работ, в том числе 3 статьи в журналах по Перечню ВАК. Получен патент на изобретение № 2327662 (заявл. 06.07.2006; опубл. 27.06.2008, Бюл. № 18).
Структура и объем работы.
Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, выводов, списка использованной литературы из 133 наименований и приложения. Диссертация изложена на 136 листах печатного текста и содержит 45 рисунков. 29 таблиц.
Выражаю благодарность кандидату технических наук, доценту В.Н. Карпову и кандидату технических наук, доценту С.Н. Кислицыной за помощь и консультацию при выполнении некоторых разделов диссертационной работы и проведении экспериментов.
