Влияние пигментов на физико-механические характеристики защитных полиуретановых покрытий

Полимерные композиционные материалы (ПКМ) нашли широкое применение во всех областях народного хозяйства. Основными областями применения ПКМ в настоящее время являются: строительство (20 % всего производства ПМ), производство упаковочных материалов (19 %), транспорт (15 %), товары народного потребления (10 %), другие области применения (36 %) [1,2].

В состав полимерных композитов могут входить в различных сочетаниях: связующее, отвердители, структурообразователи, катализаторы, ингибиторы, наполнители, пигменты-красители, порообразователи, пластификаторы, стабилизаторы, смазки, антипирены, антистатики, поверхностно активные вещества (ПАВ) и другие модифицирующие компоненты, позволяющие получать материалы с комплексом требуемых свойств [1].

В большинстве случаев при создании современных покрытий помимо требований эксплуатационных характеристик значительное внимание уделяется технологичности применения данных материалов, экологическим аспектам, одна из которых это вред, оказываемый парами летучих растворителей и других побочных вредных веществ, а также эстетической стороне. Из всего вышесказанного следует, что самыми перспективными являются полиуретановые защитные покрытия [3].

Остановимся на эстетических характеристиках полиуретановых покрытий. В качестве технологических добавок, позволяющих регулировать эстетические параметры, чаще всего используются: адсорбенты воды; стабилизаторы; катализаторы; пеногасители; наполнители, пигменты и другие компоненты. Наличие того или иного модифицирующего компонента существенно влияет на физико-механические характеристики полимерной композиции [4–8].

Стоит отметить, что даже соотношение между полимерной матрицей и пигментным порошком в значительной мере определяет физико-механические и защитные свойства покрытия. Это соотношение обычно характеризуют значением объемной концентрации пигмента (ОКП). Существует зависимость некоторых свойств защитных покрытий от величины ОКП. При превышение ОКП более определенного порога все характеристики претерпевают существенные изменение: резко падает эластичность и прочностные характеристики, возрастает паропроницаемость, снижаются другие эксплуатационные показатели. Такое пороговое значение ОКП обычно называют «критической объемной концентрацией пигмента» КОКП. У большинства полимеров этот параметр находится в районе 30–70 %

Защитные двухкомпонентные покрытия на основе реактопластов, к которым относятся и полиуретаны, наносятся весьма толстым слоем от 2–4мм, что обусловлено необходимостью сохранения их целостности и герметичности при многократном механическом воздействии. Пигмент вводится в качестве порошков, для достижения необходимой укрывистости по ГОСТ 8784–75. При толщине слоя 2–4мм требуется от 2 до 4 масс.ч. пигмента на 300 масс.ч. пластифицированной матрицы, что составляет ≈20…35 грамм пигмента на квадратный метр покрытия, что соответствует или незначительно превышает паспортные показатели укрывистости пигментов.

Таким образом, ОПК составляет менее 1 %, следовательно, пигменты оказывают плавное изменение эксплуатационных параметров, что подтверждено результатами исследования пигмента на относительное удлинение, прочность при растяжении, представленных в таблице 1 и на рисунках 1 и 2.

Рис. 1. Предел прочности при растяжении пигментированных покрытий

Рис. 2. Относительное удлинение при растяжении пигментированных покрытий

Таблица 1

Влияние пигментов на прочность, относительное удлинение при растяжении ПУ покрытий

Из представленных в таблице 1 данных следует, что заметное влияние введение пигмента оказывает лишь на прочность и относительное удлинение при растяжении пластифицированных покрытий, в то время как особого эффекта на непластифицированные составы не наблюдается.

Литература:

1.         Степанов Б. А. Материаловедение для профессий связанных с обработкой дерева./ Б. А. Степанов.– М.: ПрофОбрИздат. 2001– С. 214–215.

2.         Власов, П. А. Теоретическое обоснование терморегулирования рабочей жидкости в гидросистеме [Текст] / П. А. Власов, Е. Г. Рылякин // Нива Поволжья. — 2008. — № 1(6). - С.25–29.

3.         Зубарев П. А. Защитные износостойкие покрытия на основе модифицированных полиуретанов. Автореф. дис. … канд. техн. наук. / П. А. Зубарев. — Пенза, ПГУАС. — 2014. — 16 с.

4.         Бобрышев А. Н. Перспективность модификации эпоксиполиуретанов кремнийорганическими соединениями / А. Н. Бобрышев, А. В. Лахно, П. А. Зубарев, П. И. Кувшинов, А. А. Бобрышев, Н. Н. Туманова // Вестник отделения строительных наук. — Выпуск № 15. — Москва-Орел-Курск. — 2011. — С. 180–186.

5.         Зубарев П. А., Планирование оптимального соотношения компонентов в полиуретановой системе / П. А. Зубарев, В. О. Петренко, А. В. Лахно, Е. Г. Рылякин // Молодой ученый. 2014. — № 6 (65). — С. 164–166.

6.         Бобрышев А. Н. Влияние аминосодержащих добавок на свойства полиуретановых композитов / А. Н. Бобрышев, П. А. Зубарев, А. В. Лахно // Региональная архитектура и строительство. 2014. — № 2. — С. 35–39.

7.         Зубарев, П. А. Производственный процесс получения защитных полиуретановых покрытий [Текст] / П. А. Зубарев, А. В. Лахно, Е. Г. Рылякин // Молодой ученый. — 2014. — № 5. — С. 57–59.

8.         Лахно, А. В. Восстановление деталей машин из полимерных материалов [Текст] / А. В. Лахно, Е. Г. Рылякин // Молодой ученый. — 2014. — № 8. — С.196–199.

9.         Захаров, Ю. А. Анализ способов восстановления посадочных отверстий корпусных деталей машин [Текст] / Ю. А. Захаров, Е. Г. Рылякин, А. В. Лахно // Молодой ученый. — 2014. — № 16. — С.68–71.