Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Смесевые полимерные композиты в качестве
1.1. Полимерные композиционные материалы 9
1.2. Полиуретаны 13
1.3. Кремнийорганические полимеры 15
1.5 Модификация полиуретанов 18
1.6 Наполнение полимерных композиционных материалов 24
1.7 Химически и механически стойкие защитные покрытия
Выводы по главе 1 35
Глава 2. Применяемые материалы и методы исследований 36
2.1. Характеристики применяемых материалов 36
2.2. Методы исследования, приборы и установки 42
Глава 3. Влияние матричных компонентов, модификаторов и наполнителей на физико- механические и технологические свойства модифицированных полиуретанов 51
3.1. Влияние матричных компонентов и модификаторов на физико-механические и технологические свойства полимерных композитов 51
3.1.1 Модификация полиуретанов аминосодержащими веществами . 52
3.1.2 Влияние структуры полиэфира на свойства модифицированных полиуретанов 58
3.1.3 Влияние растворителя на технологические и прочностные параметры полиуретана 60
3.1.4 Модификация полиуретанов эпоксидными олигомерами 63
3.2 Влияние инертных наполнителей и примесей на физико-механические и технологические свойства модифицированных полиуретанов 72
3.2.1 Влияние пластификатора на эксплуатационные свойства модифицированного полиуретана 72
3.2.2 Влияние пигмента на прочностные и деформационные параметры модифицированного полиуретана 78
3.2.3 Влияние наполнителя на прочность полиуретанового композита 81
Выводы по главе 3 87
Глава 4. Обоснование эффективности практической реализации результатов исследования 89
4.1. Исследование других эксплуатационных характеристик полученных покрытий 89
4.2. Технико-экономическое обоснование преимуществ перед
4.3. Технология промышленного производства модифицированного
Выводы по главе 4 111
Основные выводы 112
Литература 114
Приложение 124
- Кремнийорганические полимеры
- Химически и механически стойкие защитные покрытия
- Модификация полиуретанов аминосодержащими веществами
- Технико-экономическое обоснование преимуществ перед
Введение к работе
Актуальность темы. В современном строительстве и в других областях народного хозяйства постоянно увеличивается спектр применения полимерных защитных покрытий (Пк). Все чаще к подобным Пк помимо эстетических и гигиенических требований предъявляются высокие требования по одновременной стойкости к температурным изменениям, воздействию агрессивных сред и механических нагрузок. Используемые материалы должны обеспечивать экологичность и технологичность, возможность применения данного покрытия для защиты того или иного основания (металлического, бетонного, деревянного и т.д.) при его нанесении непосредственно на объекте.
Сочетание высокой стойкости к различным агрессивным средам (в том числе полярным органическим растворителям), термическим и механическим нагрузкам присуще главным образом полимерам на основе реакто- пластов. Однако достижение таких качеств в сочетании с экономической составляющей возможно путём комплексного модифицирования полимеров, позволяющего получать продукты с необходимыми целевыми свойствами, варьируя количество и типы компонентов-модификаторов.
В настоящий момент широкое распространение для данного типа Пк получили эпоксидные и полиуретановые материалы. Однако и те и другие имеют ряд недостатков. К недостаткам эпоксидных материалов относятся относительно высокая стоимость исходных компонентов, недостаточная текучесть, компенсируемая применением различных растворителей и разжижителей, наличие усадки и склонность к старению Пк. Главными недостатками материалов полиуретановых Пк экономкласса являются высокая восприимчивость отвердителя к влаге окружающей среды, недостаточная твердость и прочность полученных покрытий.
Для снижения действия влаги на полиуретановые покрытия в настоящий момент используют менее гидрофильные полиэфиры в сочетании с применением гидроадсорбентов и пеногасителей. Следовательно, необходимо разработать технологию получения высокоэффективных защитных покрытий путём модифицирования полиуретанов на основе сырья отечественной химической промышленности без использования производимых за рубежом сложных полиэфиров, гидроадсорбентов и пеногасителей, что позволит снизить себестоимость Пк и добиться эксплуатационных показателей, не достижимых ближайшими аналогами.
Цели и задачи исследований. Целью диссертационного исследования является разработка составов и ресурсосберегающей технологии получения полиуретановых композиций на основе простых насыщенных полиэфиров, модифицированных кремнийорганическими соединениями и эпоксидными олигомерами и отвержденных ароматическим полиизоцианатом (ПИЦ), для применения в качестве защитных износостойких покрытий.
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
провести комплексный анализ полиуретановых материалов и способов их получения. Изучить способы их модификации с целью регулирования скорости полимеризации, снижения пористости и повышения других эксплуатационных показателей;
исследовать закономерности влияния уретанобразующих компонентов, модификаторов, наполнителей и пластификаторов на технологические и физико-механические показатели полиуретановых композитов;
разработать оптимальные составы модифицированных полиуретанов для использования в качестве защитных покрытий;
выявить комплекс технологических и эксплуатационных свойств полученных покрытий;
обосновать эффективность получения и применения разработанных составов.
Научная новизна работы.
S Выявлены закономерности влияния кремнийорганического модификатора класса полисилазанов, структуры и природы полиэфира, растворителя, эпоксидного олигомера, пластификатора, пигментов и наполнителей на технологические и физико-механические показатели полиуретанового композита.
^ Установлена возможность замены дорогостоящих сложных полиэфиров, производимых за рубежом, на простые полиэфиры, производимые как за рубежом, так и на территории России, а также отказа от использования гидроадсорбентов и пеногасителей.
^ На основе теоретических и экспериментальных исследований впервые установлена возможность и целесообразность получения высокоэффективных полиуретановых защитных покрытий при отверждении ароматическим полиизоцианатом смеси простого полиэфира, модифицированного эпоксидной смолой и полисилазанами, с инертными пластификаторами и пигментами.
Практическая значимость работы. На основе сырья отечественной химической промышленности разработана модифицированная полиурета- новая композиция с требуемыми физико-механическими и технико- экономическими показателями, предназначенная для получения наливного и напыляемого полимерного защитного покрытия.
Осуществлен выбор оптимальных технологических параметров изготовления компонентов и процесса нанесения защитных покрытий.
Результаты диссертационной работы были внедрены в ООО «Специализированная технологическая лаборатория», ООО «ПензСтройПолимер», ООО «Пензенская строительная компания» (г. Пенза).
Степень достоверности. Достоверность представленных результатов, полученных на высокоточном лабораторном оборудовании, прошедшем метрологическую поверку, по стандартным высокоинформативным методикам, подтверждена их сходимостью и воспроизводимостью, их непротиворечивостью известным законам и теориям отечественных и зарубежных ученых. Результаты работы и разработанные рекомендации внедрены в реальное производство, получены положительные отзывы.
Личный вклад автора заключается в анализе и предложении своего подхода к решению существующей проблемы защиты элементов строительных конструкций и изделий от одновременного химического и механического воздействия, в определении материалов и методик, необходимых для экспериментальных исследований, в обработке полученных результатов, а также в формулировании выводов, их обсуждении и внедрении в реальное производство.
На защиту выносятся:
теоретическое и практическое обоснование возможности получения высокоэффективных защитных покрытий на основе малопористых полиуретанов, модифицированных соединениями класса полисилазанов и эпоксидными соединениями с применением дибутилфталата (ДБФ) в качестве пластификатора и нелетучего разжижителя, гидрофобизирующего реакционную смесь, затрудняющего межмолекулярное взаимодействие активных соединений и увеличивающего жизнеспособность реакционной смеси;
результаты исследования влияния матричных компонентов и модификаторов на технологические и физико-механические свойства полиуретана, на подбор оптимальных составов для различных способов применения и условий эксплуатации покрытий;
результаты экспериментальных исследований эксплуатационных свойств полученных защитных покрытий.
Апробация работы. Основные положения и результаты докладывались на всероссийских и международных НТК: «Биоповреждения и биокоррозия в строительстве» (г.Саранск, 2009 г.), «Перспективные направления развития автотранспортного комплекса» (г.Пенза, 2009 г.), «Актуальные вопросы строительства» (г.Саранск, 2010 г.), «Композиционные строительные материалы. Теория и практика» (г.Пенза, 2011, 2012 гг.), «Актуальные проблемы проектирования и возведения зданий и сооружений с учетом энергосберегающих технологий и методов строительства» (г.Пенза, 2012 г.).
Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 15 работ, из них в журналах по перечню ВАК РФ - три работы.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, основных выводов, списка использованной литературы, включающего 156 наименований. Изложена на 135 страницах машинописного текста, содержит 39 рисунков и 28 таблиц.
Выражаю благодарность кандидату технических наук, докторанту А.В. Лахно за помощь и научные консультации при выполнении некоторых разделов диссертационной работы и проведении экспериментов.
Кремнийорганические полимеры
В строительстве и других областях широко применяются кремнийорганические (КО) полимеры [3-5, 99, 115, 122]. Кремнийорганические соединения используют в качестве герметиков, гидрофобных веществ, теплоносителей, гидравлических жидкостей, высокотемпературных смазок, диэлектриков и эластомеров. Особенно широко применяют кремнийорганические соединения в строительстве для придания строительным материалам гидрофобных свойств, повышения температурной и коррозионной стойкости, морозоустойчивости бетонов и железобетонных конструкций, улучшения пластификации бетонной смеси.
Модификация кремнийорганическими соединениями полимеров разных классов повышают термостойкость, эластичность атмосферо-, водостойкость, увеличивает в два - три раза срок их службы. [82, 99, 122].
Кремнийорганические соединения делятся на низкомолекулярные и высокомолекулярные. Больший практический интерес представляют высокомолекулярные кремнийорганические полимеры. Они в зависимости от характера исходных компонентов могут иметь линейное, разветвленное или пространственное строение.
Свойства КО полимеров зависят также от степени жесткости и характера полимерной цепи, молекулярной массы, природы органических радикалов, связанных с кремнием и многих др. факторов[6]. КО полимеры обладают рядом ценных свойств, связанных со строением их молекул. Линейные молекулы в виде спиралей характеризуются высокой гибкостью и свободой вращения групп вокруг Si - С и Si - Освязей обладая мало ограниченной подвижностью и минимумом свободной энергии.
Такое строение определяет такие свойства как: низкая температура застывания ( от -70 - 140С), малая зависимость вязкости от температуры, повышенной радиационной стойкостью, высокими диэлектрическими свойствами, высокой сжимаемостью, стойкостью к термоокислению до 200 -250 С длительно и до 300 - 350 С- кратковременно. Сочетание уникальных свойств определило широкое применение кремнийорганических полимеров в различных сферах деятельности [3-6, 61, 73, 99, 122].
Кремнийорганические полимеры - вещества с высокой молекулярной массой, имеющие пространственное строение с большим числом поперечных связей, которые определяют жесткость и прочность полимеров. Благодаря высокой энергии связи элементов главной цепи - кремния и кислорода, кремнийорганические полимеры и продукты на их основе обладают высокой термической и химической устойчивостью. Это позволяет получать на их основе ПКМ, которые длительно выдерживают температуру 300 - 400С, а иногда и более. Эти ПКМ нетоксичны, стойки к старению водо-, атмосферо-устойчивы и т.д. [6, 115,118].
Особое место в строительстве занимают материалы на основе эпоксидных смол. Широко применяют в строительстве наполненные эпоксидные композиты, модифицирование эпоксидных смол позволяет получать материалы с широким спектром свойств, защитные покрытия на основе эпоксидных полимеров (ЭП) обладают высокой химической и механической стойкостью[101]. Российской химической промышленностью выпускается несколько сот видов эпоксидных смол и соединений. Основными компонентами для получения ЭП являются диановые смолы. Общая формула эпоксидных диановых смол имеет вид: СНг—СН—СН2 [—О—R—О—СНг—СН—СНг—]nO—R—О—СНг—СН—СН2 \ / I \ / О ОН О СНз Смолы этого типа разделяют на три вида: жидкие, низкоплавкие, высокоплавкие. К первой группе можно отнести смолы марки ЭД-24, ЭД-22, ЭД-20, ЭД-20С; ко второй - ЭД-16, ЭД-16С, ЭД-14, Э-40; к третьей - ЭД-13, ЭД-10,ЭД-8идр.[55]. Наличие в эпоксидных смолах двух функциональных групп эпоксидных - СН2 - СН - и гидроксильных - ОН позволяет производить их отверждение \ / о различными органическими, неорганическими и элементоорганическими соединениями, количество которых исчисляется многими тысячами [55]. Для улучшения эксплуатационных свойств (адгезии, повышение прочностных показателей, химической и атмосферной устойчивости и т.д.) эпоксидные полимеры модифицируют различными соединениями, низкомолекулярными пластификаторами, наполнителями.[16] Отверждение эпоксидных олигомеров может происходить в результате поликонденсации или полимеризации. В качестве наиболее распространённых отвердителей используются амины, дикарбоновые кислоты и их ангидриды, кислоты Льюиса, третичные амины и т.д. Механизм реакции поликонденсации и ионной полимеризации детально изучены в работах отечественных и зарубежных ученых[11,47,48,57,94].
Полиуретаны, модифицированные эпоксидными соединениями, представляют собой соединения, в молекулярной цепи которых имеются и уретановые связи и эпоксидные либо глицидилуретановые группировки (глицидилуретановые олигомеры): - NH - CO -0- CH2 - CH - СН2, \ I О Модификации полиуретанов эпоксидными соединениями, как и модификации эпоксидных полимеров, уретановыми группами являются исследуемым классом органических соединений. В работах российских и зарубежных ученых [20, 46, 53 - 55, 78, 79, 83 - 89, 99, 127]указывалась возможность улучшения свойств эпоксидных полимеров путём их модификации изоцианатами с образованием уретановых и мочевинных групп.
Модификация эпоксидных полимеров изоцианатами позволяет повысить функциональность эпоксидов, достигнуть значительного улучшения прочностных показателей, теплостойкости и ряда специальных свойств. На свойства полиуретана влияет эквивалентное соотношение групп NCO.OH в исходной реакционной смеси [55].
Физико-механические показатели отверждённых эпоксиполиуретанов (ЭПУР) варьируются в широком диапазоне, поскольку они определяются соотношением эпоксидных и уретановых групп, которое зависит от эквивалентного соотношения групп NCO.OH исходных компонентов. Например, модификация эпоксидным олигомером ЭД-20 диизоцианатами позволяет повысить модуль упругости, предел прочности при растяжении в среднем на 33%, а деформационную теплостойкость - на 25-37% [55]. Другой вид эпоксиполиуретановых полимеров получают на основе глицидилуретанов, полученными взаимодействием изоцианатов с глицидолом.
Глицидилуретаны применяются для заливки тензочувствительных деталей в электротехнике и в качестве модифицирующих добавок для эпоксидных полимеров. Благодаря содержанию эпоксидных и полиуретановых групп глицидилуретаны способны самоотверждаться. В качестве отверждающих агентов могут быть использованы обычные отвердители эпоксидных смол. На механические свойства отверждённой композиции значительно влияет содержание глицидола [9, 104].
Модификация полиуретанов, также как и модификация, уретанами других полимерных соединений, представляет особый интерес. При этом появляется возможность целенаправленно улучшить свойства как полиуретанов, так и полиэпоксидов. Сочетание полиуретанов с эпоксидами позволяет улучшить прочностные характеристики, адгезию, повышает химическую и теплостойкость полиуретановых композитов [20, 46, 49, 53 - 56, 78, 79, 83 - 89].
Химически и механически стойкие защитные покрытия
Опыт Российских и зарубежных ученых и производителей показывает, что самой перспективной защитой основы пола, как и большинства ответственных конструкций из бетона, металлов, дерева и др. распространенных материалов, является полимерные Пк [63, 120] .
Полимерные наливные полы - это вид покрытий применяемых для защиты от химической и механической нагрузок, на основании многокомпонентных материалов из эпоксидных смол, не вспененных полиуретановых композитов и других реактопластов. К отличительным особенностям, которых можно отнести: монолитность, высокая износостойкость, гигиеничность и химическая стойкость, возможность нанесения на большинство типов основания. Полимерные Пк могут быть одновременно удовлетворять высоким требованиям по химической стойкости, морозостойкости, низкой скользкости, ударной стойкости и обладать высокоэстетичным внешним видом.
Зашита пола по средствам упрочнения верхнего слоя (топинг) имеет ограниченные эстетичность, химическую стойкость, меньшую гигиеничность и ремонтопригодность.
Защита пола керамической плиткой, натуральным камнем или другими материалами, состоящими из множества элементов, обладают большим количеством швов (которые в свою очередь необходимо защищать) из чего следуют ограничения по гигиеничности и по химической стойкости; кроме того, глазурованная плитка является весьма скользким материалом, с ограниченной ударной стойкостью.
Полы из линолеума, ламинита и паркета имеют ограниченные характеристики механической и химической стойкости, а также обладают множеством требований к типу основания, на которые они монтируются, и за исключением линолеума обладают большим количеством негерметичных швов.
Примечание: Характеристики приведены по данным разных поставщиков и строительно-ремонтных организаций. Огромное распространение в качестве наливных напольных покрытий заняли эпоксидные и полиуретановые композиты. Недостатками эпоксидных композитов является высокая стоимость сырья, недостаточная эластичность и проблемы с технологией нанесения требуемой огромное количество различных разжижителей. Недостатком жестких полиуретановых покрытий являются проблемы связанные с технологией нанесения из-за вспенивания от излишней влаги основания и окружающей среды. Одним из самых эффективных способов модификации полиуретанов с целью повышения прочностных и других характеристик является модификация аминами, образующими при этом карбоксильные группировки.
Помимо требований эксплуатационных характеристик при создании современных покрытий значительное внимание уделяется экологическим проблемам, одна из которых это вред, оказываемый парами летучих растворителей и других побочных вредных веществ. Также важна технологичность применения данных материалов.
Из всего выше сказанного следует, что самыми перспективными являются полиуретановые защитные покрытия. Самой распространенной технологией получения защитного покрытия типа самовыравнивающийся полиуретановый наливной пол, является отверждение смеси касторового масла со сложным полиэфиром (ПЭ), содержащей технологические добавки, полиизоцианатом (ПИЦ)[44]. В качестве технологических добавок чаще всего используются: адсорбенты воды; стабилизаторы; катализаторы; пеногасители; пигменты и другие добавки позволяющие регулировать эстетические характеристики.
При создании такого типа покрытия возникает необходимость решения таких проблем как: устранение эффекта вспенивания при взаимодействии изоцианатов с водой; создание условий для выхода газовых включений образованных в процессе перемешивания компонентов; получение необходимой вязкости, без применения летучих растворителей, время гелеобразования и др. характеристик, необходимых для удовлетворения технологии нанесения.
Снизить риски пенообразования возможно с использованием более дорогих алифатических и циклоалифатических изоцианатов, менее активных в отношении воды. Также применение таких изоцианатов позволит сделать покрытия более светостойкими, но из-за экономической составляющей они не получили широкого распространения.
Как сказано выше самое широкое распространение, из-за экономичности и того факта, что данный вид покрытий применяется чаще всего внутри помещения, не нуждаясь в сверхсильной защите от ультрафиолетового излучения, получили Пк на основе ароматических изоцианатов.
Модификация полиуретанов аминосодержащими веществами
Пути модификации полиуретановых соединений рассмотрены в первой главе, где отмечена перспективность и целесообразность модифицирования полиуретанов различными соединениями. В большинстве материалов наличие газовых включений в виде пор (как открытых, так и закрытых) нежелательно, а иногда просто не допустимо (для химически стойких защитных покрытий). При формировании полиуретановых материалов в нормальных условиях в результате реакции изоцианатного компонента с влагой окружающей среды выделяется углекислый газ, 20CN-R-NCO+H20 OCN -R-NH-CO-NH-R- NCO+C02 f, (3.1) который образует нежелательные поры на различных уровнях структуры композита. Из рассмотренного в первой главе следует, что существующие способы устранения этого явления не являются самыми эффективными имеют ряд недостатков.
С целью устранения эффекта газообразования и получения жёстких малопористых полиуретанов разработан способ, заключающийся в том, что в полиэфирную составляющую вводится кремнийорганический модификатор-гелеобразователь класса полисилазанов. Примененный для формирования клеевых композитов [49,56], в которых зачастую данный способ не является единственно эффективным, так как при формировании клеевого шва в большинстве случаев создаются специальные условия, позволяющие исключить данный эффект физическим воздействием. При формировании покрытий непосредственно на строительном объекте создать специальные условия весьма затруднительно. Покрытия имеют большую площадь соприкосновения композитного материала с защищаемой поверхностью и воздушным пространством, имеющими значительное количество воды, приводящей к порообразованию, что категорически недопустимо. Исследование количества влаги (таблица 3.1), набранной различными полиэфирами из окружающей среды за 24 часа, в нормальных условиях, показали, что простые полиэфиры ввиду наличия большого количества активных гидроксилов значительно гидрофильнее применяемых для формирования наливных покрытий компонентов на основе сложных полиэфиров. В связи с высокой гидрофильностью простых полиэфиров предотвратить порообразование с помощью введения комплекса пеногасящих и гидроадсорбционных добавок невозможно.
Атом азота в молекуле аммиака связан тремя ковалентными связями с атомами водорода и сохраняет при этом одну не поделённую электронную пару. Такая пара может участвовать в образовании ковалентной связи с другим атомом, если во внешнем электронном слое этого атома есть свободная орбиталь. При взаимодействии молекулы аммиака с ионом водорода, лишенного электронов, между ними возникает ковалентная связь, т.е. не поделённая пара электронов атома азота становится общей Н для двух атомов [24].
Выступая в качестве донора электронной пары, атом азота может участвовать в образовании по донорно-акцепторному механизму четвертой ковалентной связи с другими атомами или ионами, обладающими электронно-акцепторными свойствами. Этим объясняется чрезвычайно характерная для аммиака способность вступать в реакции присоединения [24]. Так аммиак высокоактивно реагирует с изоцианатом с образованием мочевинных группировок. -R-N-C=0 + NH3 - -R-NH-CO- NH2 (3.8) -R-NH-CO- NH2+0=C-N-R- - -R-NH-CO-NH-CO-NH-R- (3.9) Исследования показали, что при взаимодействии полиэфира не модифицированного полисилазаном с полиизоцианатом происходит вспенивание полиуретановой композиции.
Однако данные о наличии влаги в простых полиэфирах, модифицированных полиметилсилазаном (МСН7-80), доказывают, что основной эффект снижения пенообразования достигается ускорением полимеризации и образованием предварительной мочевинной сшивки без выделения углекислого газа.
При совмещении с полиизоцианатом полиэфир, модифицированный полисилазаном, образует прочные пространственные сшивки. -NH- соединение полисилазана также в определенной мере является катализатором уретанобразования. Реакция взаимодействия изоцианатов с аммиаком, образующимся в процессе распада макромолекул полисилазана, как и с самим полисилазаном, более активна реакции взаимодействия изоцианатов с водой. При этом выделяется тепло, ускоряя процесс взаимодействия гидроксилов простого полиэфира с изоцианатом.
Скорость протекания реакции образования полиуретана растет с увеличением полисилазанового модификатора в полиэфирном компоненте. Химические свойства полисилазанов позволяют ускорить основную реакцию образования полиуретанов - взаимодействие изоцианатных (NCO) и гидроксильных групп (ОН) отвердителя и модифицированного полиэфира. При этом реакция взаимодействия ПИЦ и воды, содержащейся в полиэфире в окружающей среде в виде паров и адсорбированной на поверхности твердых веществ, протекает медленнее основной реакции. Экспериментально доказано, что введение 4 масс частей МСН7-80 к 100 масс частям простого полиэфира при отверждении ароматическими изоцианатами позволяет исключить порообразование при формировании покрытий в нормальных условиях.
Технико-экономическое обоснование преимуществ перед
Основными сырьевыми компонентами полиуретанов являются гидроксил-содержащие и изоцианатные компоненты. Именно они оказывают решающий вклад в себестоимость материала. В связи с этим самое широкое распространение, среди Пк эконом класса получили материалы на дешевых ароматических поли-изоцианатах. При этом для снижения действия влаги используется более гидрофобные сложные полиэфиры в сочетании с гидроадсорбентами и пеногасителями. Однако использование гидроадсорбентов, являющихся наполнителями, вводимыми вразмере 7-10% по объему, помимо увеличения себестоимости снижает ряд других эксплуатационных показателей. В связи с наличием большой удельной поверхности гидроадсорбентов появляется необходимость введения большего количества пигментов. Основные статьи себестоимости, по сырью, для ближайшего аналога и разработанного материала применительно к наливным напольным по крытиям приведены в таблицах 4.5-4.6.
Все существующие аналоги на сегодняшний день продаются по цене за килограмм смеси. Однако наиболее ценным является показатель цены за единицу объема, поскольку расход различных материалов при одинаковой толщине покрытия зависят от объема. Применение гидроадсорбентов приводит к увеличению плотности т.к. истинная плотность гидроадсорбента 2250 кг/м3, а введение гидроадсорбентов в 15% по массе композита (истинная плотность полиуретановых композитов 1100-1200 кг/м3) приводит к увеличению плотности покрытия на 14%. В сводной таблице приведены технико-экономических характеристик ближайшего аналога и составов 11-16 таблицы 3.5. Приведенное технико-экономическое сравнение разработанных Пк с ближайшим аналогом позволяет сделать вывод, что использование разработанной технологии позволит не только сократить производственные издержки, но и получить продукт более высокого качества. Для практической реализации результатов исследования в ПГУАС создано малое инновационное предприятие 000 «ПензСтройПолимер», на котором пла-нируется создание полуавтоматической технологической линии закрытого типа для производства компонентов полиуретановых систем. Разработанная технологическая линии представляет собой комплект полу-автоматических агрегатов серийно производимых для химической промышленности, связанных между собой герметичными трубопроводами, необходимыми на-сосными, дозирующими, клапанными и другими устройствами. Технологический процесс получения гидроксилсодержащего компонента состоит из нескольких этапов. На первом этапе ёмкости с исходным сырьем, (металлические бочки простых полиэфиров и пластификатора ДБФ объемом 216,5 литра) производимым Российской химической промышленностью, фиксируются с подведением бочковых насос - дозаторов и установкой обратных клапанов ос-нащенных осушительными патронами. Пигменты, полиметилсилазан и 4,4 -метилен-бисортохлоранилин, вводимый в небольших количествах, загружаются из транспортировочной тары (мешки 25 кг, стеклянные и полиэтиленовые емкости) в подающие бункеры.
На втором этапе по заданным операторам критериям происходит загрузка и дозирование в необходимых пропорциях исходных компонентов. Загрузка и дозирование осуществляется по герметичным трубопроводам полуавтоматическими насос - дозаторами для жидких и вязкообразных компонентов и шнековыми доза-торами для сыпучих пигментов и МОКА. На следующем этапе при постоянном перемешивании с частотой вращения до 100 об/мин в смеситель-реакторе, оснащенным термостабилизирующим уст-ройством, необходимым количеством загрузочных и отводных горловин, в том числе для подвода к вакуумной системе, с запирающими устройствами, идет на-грев, смешивание, формирование, сушка и дегазация гидроксилсодержащего ком-понента. Последний этап заключается в фильтрации и проточном дозировании готового компонента в фасовочно-транспортировочную тару (металлические, полиэтиленовые и полипропиленовые емкости) Транспортную маркировку материалов выполняют по ГОСТ 14192-96 с нанесением манипуляционных знаков для жидких компонентов: «Беречь от огня», «Верх», «Герметическая упаковка», для материалов - «Соблюдение интервала температур от +5С до + 35С». При погрузочно-разгрузочных работах, связанных с транспортированием материалов, должны соблюдаться правила безопасности в соответствии с ГОСТ 12.3.009-83. Материалы транспортируются и хранятся в закрытых сухих помещениях. Для использования в качестве напольных покрытий основание должно соответствовать требованиям СНиП 2.0.13-88 «Полы» и СНиП 3.0403-87 «Изоляционные и отделочные работы». Важнейшим требованием, предъявляемым ко всем защищаемым основаниям, это остаточная влажность не более 4% масс. Нанесение покрытия наливом не имеет значительных расхождений с технологией нанесения ближайших аналогов. Компонент «А» тщательно перемешивают с помощью дрели со смесительной насадкой для красок при скорости вращения 200-300 об/мин, затем вливают в эту же ёмкость компонент «Б» и опять ведут перемешивание по всему объему с той же скоростью в течение 1-2 мин. После этого реакционную смесь разливают по основанию и разравнивают с помощью полиэтиленового или фторопластового ракеля с регулируемым зазором, в труднодоступных местах с помощью кельмы из аналогичных материалов. Возможно использование для удаления пузырьков игольчатого валика, а для перемещения по жидкому слою покрытия специальных пристегиваемых игольчатых подошв. Для обеспечения высокого эстетичного вида покрытия оптимальными условиями микроклимата являются: температура около 25С и относительная влажность воздуха не более 60%. Допускается проводить работы и в иных условиях, однако при низких температурах увеличивается вязкость смеси и затрудняется выход вовлечённых в процессе перемешивания газовых включений, а также для устранения действия влаги температура основания должна быть выше точки росы на3.
Важным условием получения качественного покрытия является хорошее смешение компонентов, обеспечивающее полную однородность реакционной смеси, но при этом время с момента добавления компонента «Б» до нанесения ра-бочей смеси не должно превышать 5 минут. Все операции по перемешиванию, розливу и выравниванию покрытия должны быть выполнены в течение жизнеспособности материала. В связи с этим для нанесения покрытий с малой жизнеспособностью (без применения ДБФ) необходимо применение специального обору-дования производимого как на территории нашей страны, так и за рубежом. Под определенное заливочное или напылительное оборудование необходима разра-ботка технических условий нанесения защитных покрытий.
Специальное оборудование может обладать заливочной головкой, в которой происходит непосредственное механическое смешение компонентов при розливе на основание, либо распылительным приспособлением, в котором также происходит непосредственное преимущественно центробежное смешивание компонентов перед выбросом факела из сопла распылителя.
