Реферат: В. Я. Круглицька, В. М. Пахомова, О. Г. Осьмаков, В. С

УДК 621.793


В.Я. Круглицька, В.М. Пахомова, О.Г. Осьмаков, В.С. романчук

Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут», м.Київ


вплив алюмосилікатного наповнювача на фізико-механічні властивості захисних покриттів


Визначено дію клиноптилоліту на зміну фізико-механічних характеристик захисних покриттів. Наведені результати аналізу впливу ступеню наповнення цеоліту на міцнісні показники.


Використання високодисперсних водних алюмосилікатів алюмінію (монтморилоніт, каолініт, палигорськіт) як наповнювачів сіліцієорганічних лаків дозволило одержати захисні покриття з підвищеними експлуатаційними властивостями [1].

Подальші дослідження підтвердили висновки, зроблені щодо підчилюючого впливу наповнювачів, введених в полімери, таких як поліметил-, поліфеніл-, поліметилфенілсилоксанові лаки. В подальшому значний інтерес викликає вивчення систем клиноптилоліти - сіліцієорганічні лаки з метою одержання захисних покриттів поліфункціонального призначення. Нами опубліковані деякі структурно-механічні та реологічні показники систем, наповнених клиноптилолітами, показано зміну властивостей дисерсних систем у бік їх покращення [2]. На такі системи впливає кількість наповнювача, його природа, параметри проверхні та ін. Характер вихідної дисперсної системи буде визначати експлуатаційні показники готової продукції.

Залежно від характеру поверхні наповнювачів можна в широких межах регулювати їх підсилювальну дію. Частинки наповнювача, що являються ніби вузлами структурної сітки (що виникає в результаті взаємодії з макромолекулами полімеру), визначають зміну часу релаксації. Вони зменшують загальну деформованість і змінюють умови розвитку як еластичних, так і пластичної деформацій. При порівняно невеликих об’ємних наповненнях поліорганосилоксанів забезпечується підвищення високої еластичності захисної плівки з одночасним покращенням їх фізико-механічних показників. Підсилювальна дія клиноптилоліту, поряд з іншими алюмосилікатними матеріалами, що використовуються для наповнення сіліцієорганічних полімерів, залежить як від характеру поверхні частинок, що контактують з поліорганосилоксанами, так і від кількісного вмісту в полімерному середовищі [3].

Наявність в композиційних покриттях високодисперсного клиноптилоліту забезпечує зміни фізико-механічних властивостей (таблиця 1).


Таблиця 1 Залежність фізико-механічних показників композиційних покриттів від вмісту високодисперсного клиноптилоліту

Вміст клиноптилоліту, %

Внутрішні напруги ,

Па

Міцність на удар,

Н∙м

Твердість,,

умовних одиниць

0

0,11

1,9

0,50

10

0,14

1,8

0,52

20

0,12

1,8

0,55

40

0,06

2,9

0,58

50

0,05

2,9

0,58

60

0,07

2,5

0,55

80

0,15

1,0

0,50

100

0,23

0,1

0,45





При дослідженні покриттів на ударну міцність в першу чергу руйнуються захисні плівки з мікротріщинами і перенапруженими ділянками.

Підвищення міцності на удар композиційного покриття зі збільшенням ступеня наповнення і досягнення максимальних значень міцності при 40-50%-му вмісті в покритті клиноптилоліту з одного боку, є наслідком формування неперервного армованого каркасу із частинок наповнювача, на якому, як на матриці, орієнтується та структурується полімер; з іншого боку, зі збільшенням ступеня наповнення відбувається поступовий перехід в однорідний стан поліорганосилоксану через адсорбцію низькомолекулярних фрагментів полімеру на поверхні наповнювача.

Наявність в присутніх зразках двох видів поверхонь (металевої підкладки та алюмосилікатного наповнювача) з різними поверхневими енергіями визначає перерозподіл компонентів полімерного середовища між ними. Міграція низькомолекулярної складової до частинок наповнювача підтверджує стабілізацію останніх в полімерному середовищі і зарактеризує зменшення міжфазного натягу на межі розділення в процесі формування композиції. Зменшення внутрішніх напруг спостерігається з підвищенням вмісту наповнювача в лаковому покритті до критичної концентрації, що і визначає максимальне значення ударної міцності захисних плівок при таких концентраціях наповнювача.

Ступінь наповнення кремнійорганічних лаків високодисперсним клиноптилолітом позначається на твердості отриманих композиційних покриттів. Оскільки твердість захисних плівок визначається як їх здатність виявляти опір проникненню в них твердого тіла, збільшення твердості з підвищенням вмісту в покритті клиноптилоліту викликано зміною щільності упаковки дисперсних частинок та насиченням досліджуваної поверхні включеннями з більш високим модулем пружності, ніж оскляніла полімерна матриця. Підвищення твердості відбувається через зміцнювання полімеру в прошарках за рахунок утворення орієнтованої структури макромолекул, що сформована із гомогенного поліорганосилоксанового середовища.

Максимальне значення твердості досягається при 50%-му вмісті високодисперсного клиноптилоліту в композиційному покритті, оскільки в цьому випадку реалізуються всі наведені вище умови, що визначають підвищення міцності полімерних плівок при наповненні. Подальше збільшення вмісту клиноптилоліту в композиційному покритті викликає зменшення його твердості. Оскільки в твердості композиційного матеріалу знаходить відображення його здатність виявляти опір пластичній деформації зсуву, а значення твердості залежить від енергії зв’язку між вихідними компонентами, зниження твердості покриття повинно бути обумовлено послабленням адгезійного зв’язку поліорганосилоксану з частинками клиноптилоліту при пониженні об’ємної частки полімеру в композиції [1].

Аналіз результатів дослідження фізико–механічних властивостей сіліцієорганічних лаків, наповнених високодисперсним клиноптилолітом, свідчить про те, що на значення твердості, міцності на удар, внутрішніх напруг композиційних покриттів значно впливає характер взаємодії поліорганосилоксан – мінерал. Зі зміною поверхні та розмірів частинок клиноптилоліту, що контактують з поліорганосилоксаном, будуть змінюватись і результуючі наслідки таких взаємодій. Вивчення фізико–механічних властивостей сіліцієорганічних лакових покриттів, що вміщують клиноптилоліт з модифікованою поверхнею частинок, дає можливість отримати наповнювач поліорганосилоксанів посилюючої дії шляхом направленої зміни поверхні частинок мінералу.


Література:

Круглицкий Н.Н., Круглицкая В.Я. Дисперсные структуры в органических и кремнийорганических средах. – Киев: Наук. думка, 1981. – 316 с.

Круглицька В.Я., Пахомова В.М. Осьмаков О.Г. Дослідження впливу дисперсних силікатів на реологічні характеристики кремнійорганічного лаку // Матеріали V Міжнародної науково-технічної WEB-конференції «Композиційні матеріали» - Київ, 2010. – С.57-58.

Ломтадзе О.Г. Активные наполнители полиорганосилоксанов на основе цеолитсодержащих туфов. - Автореф. дис. …канд. техн. наук, Киев, 1990. – 17 с.