Абразивостойкие оптически прозрачные полимерные материалы и изделия на основе поликарбоната, страница 5

5 видно, что для образцов с защитным силоксановым покрытием коэффициент упругого восстановления достигает 99% при оптимальном соотношении микротвердости к модулю упругости материала. Такое защитное силоксановое покрытие способно залечивать царапины и дефекты на своей поверхности, повышая тем самым абразивостойкость и оптические характеристики ПК. Уникальные характеристики по абразиво21стойкости поверхности изделий из ПММА достигаются при нанесении ТСП: твердость покарандашу возрастает с 4Н до 7Н при К=92%.В результате проведенных исследований предложена технология и оптимальныережимы получения абразивостойких оптически прозрачных изделий из ПК со слоем праймера ПММА и защитным силоксановым покрытием ТСП1 или ТСП2:Стадия 1 - нанесение слоя праймера (ПММА) на поверхность ПК из 5%ного раствора полимера в смеси растворителей 50%ХЛ+50%ЭЦ (η25°С =6мПа*с) методом окунания;Стадия 2 - сушка (десорбция растворителя) слоя праймера из ПММА на поверхности ПК по ступенчатому режиму: 15 мин.

при 20-25°С и затем 5 мин. при 120°С с получением слоя толщиной 2-2,5 мкм;Стадия 3 - нанесение защитного ТСП на поверхность праймера в системеПК+ПММА из 20%-ного раствора ТСК1 и ТСК2 в изобутаноле (η25°С =4мПа*с) методомокунания;Стадия 4 - сушка (десорбция растворителя) защитного покрытия из ТСП1 и ТСП2на поверхности ПК с праймером по ступенчатому режиму: 10 мин. при 20-25°С с последующим его отверждением при 120°С в течение 20 мин с получением покрытия толщиной~ 7 мкм.Таким образом, разработана технология получения литьевых и экструзионных абразивостойких и оптически прозрачных изделий из ПК с твердостью по карандашу 4Н иК=92%, что существенно расширит возможности их применения.

На основании полученных данных подана заявка на изобретение от 12.04.2012, регистрационный № 2012114251,«Способ получения поликарбонатных формовок с двухслойным покрытием».В ОАО «Институт пластмасс» изготовлены образцы листа из ПК с защитным покрытием, что подтверждено актами и протоколами испытаний (Приложение 2).В ЗАО «Автоинфомикс» изготовлена опытная партия защитных экранов светодиодных светильников из ПК с защитными покрытиями (Приложение 3).В ОАО «НИИ стали» по разработанной технологии выпущены опытные образцыбронестекол из ПК с защитным покрытием и составлен акт (Приложение 4).Выводы.1.Разработаны новые материалы и технологии получения оптически прозрачных из-делий из нанокомпозитов на основе ПК с высокой абразивостойкостью поверхности с ис-22пользованием нанонаполнителей разной природы (SiO2 и Al2O3) и размеров частиц (7-40нм) при их оптимальном содержании ~ 1,0 масс.

%.2.Определены основные характеристики нанонаполнителей, позволяющие рассчиты-вать обобщенные параметры дисперсно-наполненной структуры и состава материала наоснове ПК, а также провести классификацию нанокомпозитов по структурному принципу.Впервые установлена связь состава и обобщенных параметров структуры ДНПКМ с диспергируемостью нанонаполнителей и размерами агломератов в полимерной матрице наоснове ПК. Показано, что наибольшей абразивостойкостью обладают нанокомпозиты собобщенными параметрами структуры Θ=0,94-0,95 об.д.

и аср=7-8 мкм при сохранении навысоком уровне оптических характеристик.3.Изучено влияние технологии смешения компонентов на диспергируемость наноча-стиц в матрице полимера. Установлено, что смешение нанонаполнителя с ПК на экструдере с отношением L/D≥40 приводит к снижению среднего размера агломератов до 2 мкм,так же, как и при смешении в растворе полимера.Для нанокомпозита составаПК+0,5масс% Aerosil R7200 + 0,5масс% Aeroxide AluC уменьшение среднего диаметра агломератов с 3,0 мкм до 2,0 мкм приводит к увеличению коэффициента светопропусканиядля образцов толщиной 2 мм до 78% при стойкости к царапанию Ркр не менее 7 Н.4.Установлено, что оптимальное сочетание абразивостойкости и оптических свойствдостигнуто для низконаполненной композиции на основе ПК, содержащей смесь нанонаполнителей разной природы 0,5масс% Aerosil R7200 + 0,5масс% Aeroxide AluC с наибольшим значением φмакс, наименьшим размером агломератов и обобщенными параметрамиструктуры: Θ=0,94 об.д., аср≈8,0мкм.На состав композиции получен патент № 2447105 от 10.04.2012 - «Термопластичная, стойкая к царапанию полимерная композиция».5.Разработана технология получения литьевых и экструзионных абразивостойких оп-тически прозрачных изделий из ПК со слоем праймера из ПММА и защитным абразивостойким силоксановым покрытием на основе метилтриметоксисиланасγ –глицидоксипропилтриметоксисиланом или винилтриэтоксилиланом.6.Установлено влияние природы растворителей и их смесей на формирование слояпраймера из ПММА на поверхности ПК и показано, что оптически прозрачный слой состабильными свойствами с оптимальной толщиной 2 мкм может быть получен при исполь-23зовании смеси низкокипящего растворителя – хлороформа, с высококипящим - этилцеллозольвом в соотношении 1:1 и содержанием 5 масс.% ПММА.Определены оптимальные параметры десорбции растворителя и предложена номограммадля определения толщины слоя праймера от вязкости и концентрации раствора ПММА.7.Изучен процесс формирования термоотверждаемого силоксанового покрытия израствора изобутанола на системе ПК+праймер.

Оптимизированы параметры десорбциирастворителя и отверждения силоксановой композиции, предложен ступенчатый режимсушки и отверждения ТСК с получением абразивостойкого силоксанового покрытия. Полученные оптически прозрачные изделия с защитным абразивостойким покрытиемПК+ПММА+ТСП обладают повышенной абразивостойкостью: не затираются стальнойшерстью №00, твердость по карандашу 4Н (на 8 ступеней выше, чем у ПК), коэффициентсветопропускания К=92% (на 4% выше, чем у ПК).На основании полученных результатов подана заявка на изобретение от 12.04.2012, регистрационный № 2012114251, «Способ получения поликарбонатных формовок с двухслойным покрытием» (положительное решение от 13.05.2013).8.Методами наноиндентирования, зондовой микроскопии получены данные о физико-механических характеристиках поверхности образцов: ПК, ПММА, ПК+ПММА+ТСП,ПММА+ТСП и установлен механизм повышения абразивостойкости при нанесении защитного покрытия ТСП, заключающийся в увеличении коэффициента упругого восстановления (Куп=99%) при высоком значении отношения Н/Е, а также значительно болеенизкой шероховатостью поверхности (Ra=0,4 нм).9.Разработана техническая документация и на практике реализована технология полу-чения изделий из ПК с высокой абразивостойкостью и оптическими характеристиками.

ВООО «НПО Альтаир» по ТУ № 2226-479-00209349-2010 «Поликарбонат, стойкий к абразивному износу» выпущена опытная партия нанокомпозита на основе ПК. Изготовленаопытная партия защитных экранов светодиодных светильников (ЗАО «Автоинфомикс») иопытные образцы бронестекол (ОАО «НИИ стали») из ПК со слоем праймера из ПММА изащитным абразивостойким силоксановым покрытием.По теме диссертации опубликованы следующие работы1.Усеинов А.С., Радзинский С.А., Кравчук К.С., Золкина И.Ю., Андреева Т.И., Симо-нов-Емельянов И.Д.

/Физико-механические свойства силоксанового покрытия на полимерных подложках //Пластические массы, 2012, №4, С. 14-18.242.Симонов-Емельянов И.Д., Апексимов Н.В., Трофимов А.Н., Золкина И.Ю., АндрееваТ.И., Петров О.О./Структурообразование, составы, и свойства дисперсно-наполненныхнанокомпозитов//Пластические массы, 2012, №6, С.7-13.3.Золкина И.Ю., Радзинский С.А., Америк В.В., Андреева Т.И., Симонов-ЕмельяновИ.Д., Апексимов Н.В., Усеинов А.С., Кравчук К.С. /Исследование влияния нанонаполнителей на абразивостойкость и оптические характеристики поликарбоната//Пластические массы,2012,№6, С.51-55.4.Золкина И.Ю., Радзинский С.А., Америк В.В., Андреева Т.И., Симонов-ЕмельяновИ.Д., Апексимов Н.В.

/Исследование влияния смеси нанонаполнителей на абразивостойкость и оптические характеристики поликарбоната//Пластические массы,2012, №7, С36-39.5.Радзинский С.А., Золкина И.Ю., Америк В.В., Андреева Т. И / Термопластичная,стойкая к царапанию полимерная композиция// Патент на изобретение №2447105 от10.04.2012 г.6.Радзинский С.А., Золкина И.Ю., Америк В.В., Андреева Т. И, Федотова Т.И., ЛевчукА.В. / Способ получения формовок с двухслойным покрытием// Заявка № 2012114251 от12.04.2012 г.7.Стороженко П.А., Андреева Т.И., Федотова Т.И., Америк В.В., Левчук А.В., Радзин-ский С.А., Золкина И.Ю.

/Кремнийорганические абразивостойкие покрытия поликарбоната, полученные методом золь-гель технологии// Материалы XI Андриановской конференции «Кремнийорганические соединения. Синтез, свойства, применение», Москва 2010 г.,с.1628.Золкина И.Ю., Радзинский С.А., Усеинов А.С., Америк В.В., Андреева Т.И., Симо-нов-Емельянов И.Д. / Исследование защитных абразивостойких полимерных покрытий наоптически прозрачных полимерных материалах// Материалы международной молодежнойнаучно-технической конференции «Новые материалы и технологии глубокой переработкисырья – основа инновационного развития экономики России» 2012 г.25.