Разработка композиций на основе водных дисперсий акрилатных сополимеров, модифицированных наночастицами слоистых силикатов, для защитно-декоративных покрытий

• Автор: Гордеева, Наталья Владимировна
• Шифр специальности: 05.17.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 105 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

ГЛАВА 1 Аналитический обзор

1.1 Общая характеристика полимерных композитов, содержащих наноразмерные наполнители

1.2 Химический состав и структура частиц слоистых силикатов

1.3 Структура полимерных композитов, наполненных частицами слоистых силикатов

1.4 Водно-дисперсионные ПНКМ, содержащие частицы слоистых силикатов

1.4.1 Влияние наночастиц слоистых силикатов на реологию воднодисперсионных полимерных систем
1.4.2 Влияние наночастиц слоистых силикатов на механические свойства пленок на основе водно-дисперсионных полимерных
систем
1.4.3 Влияние наночастиц слоистых силикатов на проницаемость покрытий на основе водно-дисперсионных полимерных
систем
1.5 Выводы из литературного обзора и постановка задач
исследования
ГЛАВА 2 Экспериментальная часть
2.1 Объекты исследования
2.2 Методы исследования свойств
2.2.1 Методика определения вязкости
2.2.2 Методы получения лакокрасочных покрытий для
испытаний
2.2.3 Определение толщины лакокрасочных покрытий
2.2.4 Методика получения свободных пленок

2.2.5 Методики оценки деформационно-прочностных свойств пленок
2.2.6 Определение твердости покрытий
2.2.7 Определение прочности покрытий при ударе
2.2.8 Определение прочности при изгибе
2.2.9 Потенциостатический метод оценки защитных свойств покрытий настали
2.2.10 Определение прочности покрытий к истиранию
2.2.11 Метод сканирующей электронной микроскопии
2.2.12 Методика измерения водопоглощения
2.2.13 Определение адгезии покрытий
ГЛАВА 3 Результаты и их обсуждение
3.1.1 Изучение реологии латексных систем, содержащих слоистые силикаты
3.1.2 Изучение влияния поверхностно-активных и диспергирующих добавок на реологическое поведение латексов, наполненных слоистыми силикатами
3.1.3 Изучение влияния коалесцирующих, загущающих добавок и регуляторов pH на реологические характеристики латексных систем в присутствии Гаропйе
3.2 Изучение физико-механических свойств и структуры пленок на основе акрилатных латексов, наполненных слоистыми силикатами
3.3 Разработка рекомендаций по технологии получения грунтовки
противокоррозионного назначения
Заключение
Список литературы

Введение
Актуальность темы исследования. Одной из причин, ограничивающих использование экологически чистых водно-дисперсионных (ВД) пленкообразующих систем в лакокрасочных материалах (ЛКМ), является высокая проницаемость покрытий на их основе, обусловленная высокой дефектностью покрытий вследствие неполного слипания частиц, наличием водорастворимых ПАВ и других добавок в структуре покрытий [1]. Это тормозит их использование для покрытий, где требуется высокая изолирующая способность (защитно-противокоррозионные, водо- и химстойкие покрытия).
Одним из известных путей повышения изолирующей способности покрытий является использование наполнителей с чешуйчатой или близкой к ней формой частиц - слюда, алюминиевая пудра, тальк и др. Однако, для достижения высоких барьерных свойств данные наполнители требуют введения их в достаточно больших количествах (20-30 массовых %), что снижает защитные свойства покрытий, так как водно-дисперсионные пленкообразующие системы имеют невысокую смачивающую способность, и, как следствие, для них характерны низкие значения критического объемного содержания пигмента (КОСП) [2].
Анализ литературных данных показывает, что использование нанонаполнителей, имеющих пластинчатую форму частиц позволяет решать эту проблему при относительно небольшом (3-4 массовых %) их содержании. Однако, конкретные рецептурно-технологические сведения о ВД ЛКМ, в которых используются наноразмерные наполнители в литературе практически отсутствуют.
Таким образом, можно полагать, что данное направление с технической точки зрения является актуальным, т. к. направлено на расширение областей применения ВД ЛКМ и соответственно повышение уровня экологичности производств, связанных с получением лакокрасочных покрытий.

количество ММТ позволяет значительно снизить влагопроницаемость материала. При содержании ММТ в количестве 3% по массе, что составляет всего лишь 1,3 % по объему, коэффициент проницаемости паров воды сквозь нанокомпозит уменьшается по сравнению с ненаполненным САС в 2,3 раза. Представляет интерес сравнение экспериментальных значений коэффициента Р с рассчитанным согласно структурной модели, учитывающей экранирующее влияние непроницаемых частиц наполнителя. В некоторых работах [84-87] установлено, что проницаемость нанокомпозитов в направлении, перпендикулярном плоскости компланарно уложенных пластинчатых частиц, может быть предсказана с достаточной точностью по формуле Нильсена [88]:
Р,/РП1 = (1 - Уг) / (1 + 0,5(Ь / Ь) Уг), (3)
где Р] - проницаемость нанокомпозита в направлении, перпендикулярном плоскости частиц; Рт - проницаемость матричного материала; Уг - объемная доля частиц в материале; Ь / Ь - характеристическое отношение размеров частиц; Ь, Ь - размер в плоскости и толщина пластинчатых частиц соответственно.
Объемная доля { определяется выражением
Уг = рт / (уґ рт + (1 - \^) рг, (4)
\^ — содержание наполнителя по массе; рт, рг~ значение плотности матрицы и наполнителя соответственно.
Предварительно расчеты выполнены в предположении плоскостной (компланарной) ориентации образовавшихся вследствие эксфолиации слоистых пакетов ММТ элементарных нанослоев при следующих значениях входящих в (3) и (4) параметров: рт = г/см3; рг = г/см3; Ь / Ь = 210 (Ь=210 нм,