Диссертация (1090114), страница 23
Текст из файла (страница 23)
Этот процесс может происходить в мягких условиях и не требуетуникального технологического оборудования.В технической литературе описаны составы, применяемые в качествезащитных покрытий, на основе смесей кремнийорганических и органическихсоединений [142-146].Новое поколение погодостойких и абразивостойких покрытий для ПК былопредставлено фирмой «General Electric Plastic» на симпозиуме в июле 2001 г.[147].
Эти покрытия содержали УФ- стабилизаторы, обеспечивающиевозможность эксплуатации изделий (ламп уличного освещения) в климатическихусловиях штатов Флориды и Орегона в течение не менее 3-х лет. Покрытия такоготипаполучалипутемтермическогоотверждениякремнийорганическихсоединений. Процесс получения покрытий состоит из следующих стадий:-гидролизкремнийорганическихсоединений–алкоксисилановприсутствии воды и коллоидного кремния:SiO2 -OH + R-Si(OCH3)3-3CH3OHOHSiO2 -O-Si-R+2H2OOHв155- термическая конденсация продуктов гидролиза алкоксисиланов собразованием твердого покрытияOHOH-H2O2 SiO2 -O-Si-RSiO2 -O-Si-ROOHSiO2 -O-Si-ROHОднако силоксановые покрытия, как правило, обладают низкой адгезией кповерхности ПК.ДлядостижениявысокойадгезиипокрытиякизделиямизПКдополнительно используют различные методы подготовки поверхности:- обработка плазмой, для удаления органических загрязнений, активацииповерхности и улучшения смачивания и адгезии [148-152];- применение силоксановых промоуторов или силоксановых связующихагентов [153-154];- химическое травление.В работе [122] в качестве промежуточного слоя использовали грунтовку(SHP401), представляющую собой раствор акрилового полимера.
Предварительнона ПК наносят раствор акрилового полимера, сушат до образования пленкитолщиной до 5 мкм. Последующие стадии процесса получения покрытий наповерхности ПК, гидролиз и конденсация кремнийорганических соединений,проводят при температуре 130оС в течение ~ 30 минут.Образцы ПК с нанесенным таким способом покрытиями даже послепятилетнего экспонирования в условиях штата Флорида (США) отвечалитребованиямпопоказателям«индексжелтизны»и«сопротивлениеотслаиванию».Новые ПК-листы для остекления общественного транспорта «MargardMR5IR» были представлены компанией «General Electric Plastic» [154]. Листыимеют абразивостойкое покрытие, с твердостью по карандашу Н, абсорбируют156ИК-излучение в области длин волн 780-1400 нм, характеризуются высокойпогодостойкостью и прочностью к ударным нагрузкам. Двустороннее покрытиелистов обеспечивает высокий уровень защиты стекол от абразивного износа,чистящих жидкостей, адгезивов и позволяет производить чистку стекол безповреждения поверхности.
Применение таких листов создает условия дляэффективного управления инфракрасным излучением солнечной радиации.Кроме компании «General Electric Plastic» c предложением использоватьлисты из ПК для остекления автомобилей вышла компания «Bayer MaterialScience» (Германия) [155]. Для изготовления деталей остекления автомобилейрекомендуется использовать Makrolon AG 2677 («Bayer»). Применение новойгрунтовки и поверхностного лака AS4700 на основе полисилоксанов позволилополучить покрытие, обладающее большей устойчивостью к атмосфернымвоздействия по сравнению с ранее используемыми и упростить процессизготовления покрытий.Кроме того, компанией «Bayer Material Science» разработана новаятехнология «Direct Skining / Direct Coating», которая объединяет принципы литьяподдавлениемособенностьютермопластовновойитехнологииреактопластовявляется[155].возможностьПривлекательнойнанесениянаопределенные участки изделий покрытий непосредственно в закрытой литьевойформе.
Новая технология пригодна для изготовления изделий со сложнойгеометрической формой. Перспективным является возможность использованиятехнологии для изготовления кузовов автомобилей с твердым покрытием, приэтом планируется создание поверхностей с высоким уровнем блеска иустойчивостью к «царапанию».Абразивостойкие, прозрачные и стойкие к химическим растворителямпокрытия на поверхности ПК описаны в патенте США [156]. Новизнаизобретения состоит в том, что предварительно на ПК поверхность наноситсяслой термоотверждаемого акрилового мономера определенной толщины, которыйобеспечивает достаточную адгезию между ПК и верхним покрытием на основе157органосилоксанов. Толщина слоя акрилового покрытия колеблется от 1,5 до15 мкм.Термоотверждаемые акриловые полимеры или сополимеры должнысодержать в цепи функциональные группы, способные реагировать принагревании с образованием трехмерных структур, или содержать сшивающийагент, например, эпоксифункциональные группы, аминные группы, ангидридныегруппы кислот, карбоксильные группы, фенольные гидроксилы, N-метилольные,изоцианатные, полиолы и т.п.
В этот промежуточный слой можно вводить УФ абсорберы, активаторы поверхности, антиоксиданты и тиксотропные агенты и т.д.Известентакжеметодполученияабразивостойкихпокрытийнаповерхности ПК при УФ облучении смеси мономеров [157-158]. Суть методазаключается в том, что коллоидный раствор оксида кремния (обычно в виде 34 %или 66 % водной дисперсии), смешивают с акрилоксифункциональным силаномили глицидоксифункциональным силаном (предпочтительно 50-200 м.ч.) и сосмешивающимся с водой гидроксиакрилатами (50 до 200 м.ч.) и отверждают приУФ облучении в присутствии катализатора.
В качестве катализатора используютфоточувствительные инициаторы или их смеси. Лучшие результаты попоказателю абразивостойкости получены для покрытий, синтезированных вприсутствии смеси инициаторов, работающих по радикальному и катионномумеханизмам.Покрытия наносят на поверхность ПК разными методами, например,распылением, окунанием. Для образования непрерывной пленки на поверхности идостижения удовлетворительной абразивостойкости толщина покрытия должнабыть в пределах 3-10 мкм (предпочтительно ~ 5 мкм).Компоненты покрытия предварительно смешивают, а затем наносят наповерхность изделия и отверждают под воздействием УФ - излучения [157, 158].Предлагается также получать абразивостойкие покрытия на поверхностиПК путем гидролиза алкилтриалкоксисилана общей формулой RSi(OR) в воднойсреде коллоидного кремния [153, 159, 160].158Для снижения времени отверждения покрытия и температуры реакциииспользуюттакжекатализаторы–например,ацетатнатрияилидиэтиламинацетат, тетраэтиламмоний ацетат и т.п., в количестве 0,1 масс.
%.Аналогичный способ получения абразивостойких покрытий описан впатенте США [161], однако для повышения погодостойкости покрытий вгидролизат дополнительно вводили УФ - абсорберы (например, 2-гидрокси-4метокси-бензофенон или 2,2'-дигидрокси-4-метоксибензофенон) в количестве3-5 масс. %. УФ -абсорберы эффективно защищают композицию от пожелтения впроцессе длительной эксплуатации. Для контроля вязкости системы приполучении покрытия используются полисилоксанполиэфирные сополимеры вколичестве до ~ 4 масс. %. Полученные покрытия обладают высокойабразивостойкостью и погодостойкостью.В патенте [162] компания «General Electric Plastic» предлагает использоватьдляполучения(сополимерыотверждаемыхпокрытийсилилсодержащиеалкилакрилат-акрилоксиалкилполиалкоксисиланполиакрилатыилисмеськарбоксисодержащих полиакрилата и эпоксисилана), коллоидный кремний иУФ - абсорберы. Коллоидный кремний должен быть в кислой форме.Силилсодержащие полиакрилаты могут использоваться в форме сополимераакриловогомономераиакрилоксиалкилалкосисиланаилисмесикарбоксисодержащего акрилового сополимера и эпоксиалкоксисилана.Сополимеры получают реакцией полимеризации при температуре 85±15оС вприсутствии радикальных инициаторов таких, как азобисизобутиронитрил, ватмосфере инертного газа.Карбоксилсодержащиесополимерыполучаютсополимеризациейакриловых эфиров: метилметакрилата, этилметакрилата, метилакрилата и т.п., сакриловыми кислотами, такими как метакриловая или акриловая кислота.Композиция для покрытий может содержать антиоксиданты, УФ абсорберы, катализаторы, тиксотропные добавки и др.
Отверждение покрытия наповерхности полимерных изделий происходит при температуре 85-140 оС дополного отверждения.159Защита ПК листов от царапин, ударов и воздействия химических реагентовосуществляетсятакжераспылениемнаготовыелистыпокрытийнаполиуретановой основе [163-164].
Эти покрытия обладают достаточно высокойповерхностной твердостью и предохраняют листы от механических воздействийкак природного (град, песок, галька и т.п.), так и рукотворного характера.Подобные покрытия химически инертны, поэтому с них легко удаляютсякраски из баллончиков, чернила фломастеров и большинство других красителей.Листы с таким покрытием можно использовать для изготовления всевозможныхограждений, например, шумозащитных щитов на автострадах и др.Абразивостойкие покрытия для ПК на основе полиуретанов описаны вевропейском патенте [164]. Полиуретановые композиции непосредственносинтезируют на поверхности ПК листов при высокой температуре в процессеэкструзии листов.
Композиция включает триол поликапролактон 900; диолполикапролактон 550 и диол поликапролактон 1000 (содержащей 1% бутилоловянной кислоты и 4.4-метил-бис-изоцианатциклогексил 262). Полиуретанполучают с молекулярной массой ~ 2510 г/моль. Полученное полиуретановоепокрытие относительно мягкое, эластичное и истирается без помутнения.Изменение мутности по Хазе ΔН ~ 0,9 % наблюдается только после 1000 цикловистирания на приборе «Табер». Аналогичные испытания для ПК без покрытиядаютзначение31%после100циклов.Впокрытиеможновводитьтермостабилизаторы, например, Ирганокс 1035, УФ - стабилизаторы, например,Тинувин 328 и другие добавки.Абразивостойкиепокрытиядляпрозрачныхполимеровнаосновеалкоксиметилмеламина заявлены Японской компанией Asahi Glass Co, Ltd.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
