Фторсодержащие УФ-отверждаемые порошковые композиции и гидрофобные покрытия на основе олигоэфиракрилатов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.17.06, кандидат химических наук Королев, Иван Владимирович

• Королев, Иван Владимирович
• кандидат химических наук
• 2012

Оглавление диссертации кандидат химических наук Королев, Иван Владимирович

Введение.

1 Аналитический обзор.

1.1 Получение гидрофобных покрытий путем модификации поверхности покрытий.

1.1.1 Гидрофобизация поверхности полимерных пленок прямым фторированием.

1.1.2 Гидрофобизация поверхности полимерных пленок плазменной обработкой.

1.1.3 Гидрофобизация поверхности полимерных пленок путем нанесения гидрофобизаторов.

1.2Получение гидрофобных покрытий модификацией пленкообразователя.

1.2.1 Модификация пленкообразователей синтетическими восками.

1.2.2 Модификация пленкообразователей кремнийорганическими соединениями.

1.2.3 Модификация пленкообразователей фторорганическими соединениями.

1.3 Гидрофобные покрытия на основе неполярных пленкообразователей.

1.3.1 Покрытия на основе полисилоксанов.

1.3.2 Покрытия на основе полиолефинов.

1.3.3 Покрытия на основе фторполимеров.

1.4 Выводы из литературного обзора и постановка задач исследования.

2 Экспериментальная часть.

2.1 Объекты исследования.

2.2 Исходные реагенты.

2.3 Исходные компоненты для порошковых композиций.

2.4 Синтез фторсодержащих олигомеров.

2.5 Методы исследования строения и физико-химических свойств фторсо держащих олигомеров.

2.5.1 ЯМР-спектроскопия.

2.5.2 ИК-спектроскопия.

2.5.3 Метод дифференциальной сканирующей калориметрии.

2.5.4 Определение температуры плавления.

2.5.5 Определение бромного числа.

2.6 Получение порошковых композиций и покрытий.

2.7 Методы исследования поверхностных свойств лаковых покрытий.

2.7.1 Метод определения краевого угла смачивания.

2.7.2 Метод определения пыле- и грязеудержания.

2.7.3 Метод определения стабильности гидрофобных свойств в воде.

2.8 Методы определения морфологии, фазового и химического состава поверхности покрытий.

2.8.1 Метод атомно-силовой микроскопии.

2.8.2 Метод сканирующей электронной микроскопии.

2.8.3 Метод рентгеноспектрального микроанализа.

2.8.4 Метод динамического механического анализа.

2.9 Определение совместимости фторсодержащих производных п-гидроксиэтоксистирола и (мет)акриловой кислоты нефелометрическим методом.

2.10 Методы определения свойств УФ-отвержденных лаковых покрытий на основе олигоэфирдиметакрилата и фторсодержащих гидрофобизаторов

3 РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ.

3.1 Синтез, строение и свойства непредельных фторсодержащих олигомеров с концевыми стирольными группами.

3.2 Строение и свойства непредельных фторсодержащих олигомеров с концевыми (мет)акриловыми группами.

3.3 Влияние структуры фторсодержащих модификаторов на гидрофобные свойства покрытий.

3.3.1 Влияние моно- и бис-стирольных фторсодержащих олигомеров на гидрофобные свойства покрытий.

3.3.1.1 Влияние длины перфторированного фрагмента.

3.3.1.2 Влияние функциональности.

3.3.1.3 Влияние спейсерной группы.

3.3.2 Влияние (мет)акриловых производных перфторолигоэфирдиолов на гидрофобные свойства покрытий.

3.3.3 Нереакционноспособные перфторолигоэфирдиолы.

3.4 Исследование влияния фторсодержащих гидрофобизаторов на морфологию поверхности полимерных покрытий.

3.5 Исследование стабильности гидрофобных свойств покрытий.

3.6 Исследование физико-механический свойств.

Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Фторсодержащие УФ-отверждаемые порошковые композиции и гидрофобные покрытия на основе олигоэфиракрилатов»

Полимерные покрытия в отличие от блочных полимеров представляют собой тонкие (40-100 мкм) пленки, адгезионно связанные с субстратом. Поэтому на их эксплуатационные характеристики наряду с объемными большое влияние оказывают также поверхностные свойства, улучшение которых является одной из важных научно-технических задач [1]. В частности, придание поверхности лакокрасочных покрытий (Пк) гидрофобных свойств позволяет, с одной стороны, существенно снизить скорость проникновения влаги и водорастворимых коррозионных агентов к субстрату, а с другой - снизить пыле- и грязеудержание, облегчить очистку поверхности и увеличить срок их службы. Более того, в последнее время, ведутся интенсивные исследования по гидрофобизации поверхности Пк с целью создания экологически чистых материалов для противообрастающих Пк нового поколения в судостроении [2-4], а также антивандальных Пк (антиграффити) [5-6].

Как показал анализ литературы, известны различные подходы к снижению поверхностной энергии полимерных пленок и Пк. Одним из наиболее перспективных путей является использование различных функциональных добавок при создании композиционных материалов [7-10]. Такие добавки, обладая меньшим поверхностным натяжением по сравнению с остальными компонентами композиционного материала и малым сродством к высокоэнергетическим полярным поверхностям (сталь, стекло), в процессе пленкообразования способны мигрировать в приповерхностные слои покрытия, значительно изменения их гидрофобность.

Весьма эффективными подобными добавками являются фторсодержащие соединения, в случае которых сегрегация столь значительна, что химический состав поверхности покрытия сильно отличается от состава в объеме при весьма малых концентрациях добавок

0,25-1,00 мае. %) [11-12]. При этом в процессе пленкообразования 5 формируются саморасслаивающиеся покрытия с наноструктурированными приповерхностными слоями толщиной 10-15 нм. Однако большинство исследований в этой области относятся к жидким, содержащим растворители или без них, композициям различного способа отверждения, в том числе УФ-излучением [13-17].

В то же время в последние годы интенсивно развивается производство УФ-отверждаемых порошковых лакокрасочных материалов (ЛКМ). Стимулом этого служит объединение многочисленных преимуществ технологии УФ-отверждения, и в первую очередь высоких скоростей процесса, с такими преимуществами технологии получения покрытий из порошковых композиций, как экологическая полноценность, энергоэффективность, ресурсосбережение [18-20].

В связи с этим разработка фторсодержащих УФ-отверждаемых порошковых композиций для получения гидрофобных покрытий является актуальной с научной и практической точек зрения задачей [21, 22].

Решение поставленной задачи позволит не только целенаправленно создавать УФ-отверждаемые покрытия нового поколения с оптимальными эксплуатационными свойствами, но и значительно расширить области их практического применения.