Автореферат (1090113), страница 8
Текст из файла (страница 8)
При толщине более 12 мкм получение ровного оптическипрозрачного подслоя ПММА затруднено в силу высокой вязкости раствора, а при толщине менее2 мкм – возможен разрыв сплошности наносимого слоя.Для системы ПК+ПММА+ТСП толщина слоя праймера в исследованном диапазоне от 2 до12 мкм практически не влияет на твердость по карандашу поверхности образцов с ТСП.
Толькопри толщине менее 2,0 мкм наблюдается снижение твердости по карандашу до 2Н. Установлено,что использование 5% раствора ПММА в смеси 50%ХЛ+50%ЭЦ (η=6 мПа*с при 25 оС) позволяетполучать стабильный неразрывный слой праймера толщиной ~ 2 мкм. Увеличение толщины слояпраймера более 2 мкм нецелесообразно вследствие возрастания времени сушки праймера ирасхода материала.Для получения гладкого оптически прозрачного подслоя ПММА и сокращения временидесорбции растворителя предложен ступенчатым режим сушки и изучена кинетика десорбциирастворителя из 5%раствора ПММА в смеси (50%ХЛ+50%ЭЦ) при разных температурах.Процесс формирования переходного слоя из ПММА толщиной 2,0 мкм из смесирастворителей (50%ХЛ+ 50%ЭЦ) при ступенчатом режиме сушки (15 мин.
при температуре 25ºСи 5 мин. при 120ºС) может быть завершен за 20 мин. с получением оптически прозрачногогладкого покрытия.Исследование фазовых переходов, протекающих в ТСК при нагревании и отверждении,проводили с помощью дифференциально-сканирующей калориметрии (ДСК).Защитное теромоотверждаемое силоксановое покрытие ТСП1 или ТСП2 наносили методомокунания из 20% раствора в изобутаноле (η20°С=4 мПа *с) на поверхность праймера в системеПК+ПММА (hПММА~2мкм), затем удаляли растворитель и проводили процесс отверждения. Длясовмещения временных параметров удаления растворителя и отверждения ТСК1 былиопределены технологические параметры десорбции растворителя.
При температуре 25°С около85% изобутанола (Ткип=105°С) удаляется за 10 мин., полное удаление растворителя при этойтемпературе происходит за 70 мин.31Повышениетемпературыприводитксокращению времени десорбции растворителя(рис. 20). Однако, быстрое удаление растворителяприводит к появлению на поверхности покрытиямелкой ряби, что ухудшает его оптическиесвойства. Для сокращения времени удаленияизобутанолапредложенступенчатыйрежимдесорбции растворителя из ТСК1 или ТСК2: напервой стадии - при температуре 25°С в течение 10Рис.
20 - Зависимость времени десорбцииизобутанола из ТСП от температуры: 1 - 25°С; 2- 50°С; 3 - 120°Смин удаляли до 85% растворителя и на второй приТ=120°Свтечение10миностаткирастворителя.При формировании системы ПК-ПММА-ТСП образуются две границы раздела фаз (ГРФ) –ПК-ПММА и ПММА-ТСП (рис. 21б)абвРис. 21 - Микрофотографии границы раздела фаз в системе ПК+ТСП1 (а), ПК-ПММА-ТСП (б) иПК + ТСП - 1крм (в)Из рис.
21б видно, что праймер является переходным слоем толщиной ~ 2,5 мкм между ПКи ТСП и прочно связан с обеими фазами. Граница раздела фаз ПММА-ПК с толщиной граничногослоя δ1 ~ 150 - 200 нм не претерпевает каких-либо изменений при нанесении защитногосилоксанового покрытия и сохраняет свои исходные характеристики. Граница ПММА-ТСП имееттакже достаточно однородную структуру с толщиной граничного слоя δ2 ≈ 150 нм, при этом ненаблюдается разделения фаз, что определяет оптическую прозрачность образцов в целом ивысокую адгезионную прочность на границе раздела фаз.Полученная система ПК+ПММА+ТСП1 (ТСП2) имеет высокую адгезионную прочностьσадг = 1,1 МПа (ГОСТ 4759) на границе ПММА-ТСП, твердость по карандашу - 4Н и коэффициентсветопропускания - 92%.Однако, наличие праймера (ПММА) усложняет технологию, удорожает процесс и в связи сэтим были продолжены работы по созданию кремнийорганического соединения оригинальногомолекулярного дизайна для нанесения его непосредственно на поверхность изделий из ПК.
На32основании проведенных комплексных исследований был предложен термотверждающийсякремнийорганическийполимерсновыммолекулярнымдизайном(ТСП-1крм)дляабразивостойких защитных оптически прозрачных покрытий ПК, который обладает высокойадгезий (0 баллов), абразивостойкостью (4Н) и разработана технология его нанесения из растворанепосредственно на поверхность ПК, без использования праймера (рис.
21в).Методамипрофилометрии,сканирующейзондовоймикроскопии(СЗМ),наноиндентирования, склерометрии и традиционных методов исследования были полученыданные о физико-механических свойствах поверхности для полимеров (ПК, ПММА) иследующих систем: ПК + ПММА, ПММА + ТСП,ПК+ПММА +ТСП, ПК+ТСП-1 крм.Типичные диаграммы наноиндентированияисследованных образцов, представляющие собойзависимостиприложеннойперемещенияинденторапоследующемснятиинагрузкипринагрузкинагруженииоти(разгружение),приведены на рис. 22.ПослеРис.
22 – Кривые нагружение - разгружениедля образцов ПК (1), ПММА (2) иПК+ПММА+ТСП-1 (3), ПК+ТСП-1крм (4)проведенияфизико-механическихиспытаний сканировали поверхность образца вобластииндентированиясцельюполученияинформации о рельефе остаточных отпечатков и егоизменении в процессе разгружения образцов (релаксация).
Примеры изображений такихотпечатков для образцов ПК, ПММА, ПК + ПММА + ТСП и ПК + ТСП-1крм приведены на рис.23.Рис. 23 - Отпечатки и рельеф поверхности образцов ПК (а), ПММА (б), и ПК + ПММА + ТСП (в)и ПК + ТСП-1крм (г) после индентирования (максимальная нагрузка - 10 мН)Исходя из полученных результатов, можно сделать вывод, что разработанное ТСП -1крмобладает достаточно высокой обратимой деформацией и большой скоростью релаксации, чтоспособствует залечиванию мелких царапин и трещин по релаксационному механизму.33Результаты измерения физико-механических характеристик исследуемых полимерных образцовметодами наноиндентирования и характеристики защитных покрытий приведены в таблице 6.Таблица 6 - Физико-механические характеристики, адгезионная прочность и абразивостойкостьповерхности полимерных материаловп/п1234567ОбразецШероховатостьRa, нмТвердостьМодульНЮнга Е,(ISO14577),МПаМПаПКПММАПК + ПММАПК + ТСППММА + ТСППК + ПММА + ТСППК + ТСП-1крм11,84,40,50,40,45,4Примечание : н/з – не затирается2,24,51,41,92,12,4К, %Kуп,%АдгезионнаяпрочностьТСП кподложке,балл(ISO 2409)889192919292726099999995020000,270,330,680,700,710,36Твердостьпокарандашу(ISO15184)Испытаниестальнойшерстью№003В4НF2Н7Н4Н4НЗатираетсяЗатираетсяЗатираетсян/зн/зн/зн/зСледует отметить, что при нанесении силоксановых покрытий ТСП и ТСП-1крм наповерхность ПК и ПММА коэффициент упругого восстановления достигает Куп ~ 95-99%.Таким образом, в результате проведенных исследований, разработаны две новыетехнологии получения абразивостойких изделий с защитными покрытиями с твердостью покарандашу 4Н (не затираются стальной шерстью №00), Куп ≈ 95-99% и высокими оптическимихарактеристиками (К ≈ 92%): первая - для изделий из ПК (ПК+ ТСП-1крм); вторая – для изделийиз ПК с использованием праймера (ПК+ПММА+ТСП) или для изделий из ПММА.Глава4.Новыеполимерныхтехнологиикомпозиционныхсозданиясветопреобразующихматериаловнаосновеисветорассеивающихполикарбонатасоптическиактивными наполнителями для светодиодной техники.Использование источников света от синих диодов является одним из приоритетныхнаправлений развития экономной светотехники, однако для получения комфортного излучениянеобходимо преобразование света синего диода с доминирующей длиной волны λ = 460 нм визлучение с λмак = 560-580 нм.
Создание нового светопреобразующего и светорассеивающегополимерного композиционного материала на основе ПК и разработка технологии полученияизделий светотехнического назначения потребовало проведения комплекса специальныхисследований и решения рецептурно-технологических задач.Светопреобразующие и светорассеивающие ПКМ представляют собой гетерогенные,гетерофазные дисперсные системы, в которых имеется оптически прозрачная полимернаяматрица (ПК), дисперсная фаза, преобразующая излучения СИД и светорассеивающиенеорганические или органические добавки.
В качестве объектов использовали отечественные изарубежные марки ПК с разными ММ, ММР и технологическими характеристиками (ПТР); длясветопреобразования – люминофоры на основе иттрия-гадолиния алюмогаллиевого граната,34активированного церием, (YGd)3(AlGa)5O12:Ce – марки ФЛЖ-7-570, излучающей свет сдоминирующей длиной волны λ = 570 нм; для светорассеивания – дисперсные неорганическиенаполнители разной дисперсности (нанонаполнители, сульфат бария и др.) и органические –полиэтиленовый окисленный воск.
Светопреобразующие и светорассеивающие композиции наоснове ПК получали на современным смесительном оборудовании, которое обеспечивает общуюсдвиговую деформацию на уровне 1500, что гарантирует качество смешения, что полностьюподтверждается микрофотографиями полученных структур ДНПКМ. Для исследования основныхтехнологических,функциональныхиэксплуатационныххарактеристиклюминесцентныхрассеивающих композиций на основе ПК использовали следующие методы: просвечивающаяэлектроннаямикроскопия,методыопределениясветопропускания,светорассеивания,освещенности, цветовой температуры, координат цветности, спектров излучения и стандартныеметодыопределенияфизико-механическихсвойств.Построениеструктурдисперсно-наполненных люминесцентных рассеивающих композиций на основе ПК рассматривали спозиции представлений о решетчатых моделях и обобщенных параметров (Θ, В, М и а ср и аср/d)структуры ДНПКМ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
