Диссертация (1090114), страница 24
Текст из файла (страница 24)
[165166]. Полученное таким образом покрытие толщиной 10 мкм увеличиваеттвердость ПК до 4Н. Уменьшение светопропускания ПК после обработки пескомсоставляет 2,52 %; стойкость в кипящей воде – превышает 4 часов. К сожалению,авторами работы не приведены значения оптических показателей.Твердые покрытия на основе кремнийорганических соединений имеютмногокомпонентныйсоставихарактеризуютсяширокимразнообразием160дополнительных функций, выполняемых покрытиями. Например, защита от УФ -,ИК-излучения, защита от коррозии, действия химических реагентов и др.ИзделияизПКсабразивостойкимпокрытием,применяемыевавтомобилестроении, строительной индустрии, светотехники, подвергаютсявоздействию неблагоприятных факторов окружающей среды: кислотные дожди,УФ - облучение, высокая влажность и температура. Как правило, для повышенияабразивостойкости используют твердые пленки с высоким уровнем отверждения.Эти пленки менее подвержены образованию царапин, однако они могутрастрескиваться и отслаиваться при воздействии УФ - излучения.
Более мягкиепленки не растрескиваются и не отслаиваются, но на их поверхности легчеобразуются царапины. Поэтому современные материаловеды при созданиинаноструктурных покрытий руководствуются правилом повышения твердостиматериала (Н) с одновременным понижением модуля упругости (Е) [167].Абразивостойкие покрытия в состав, которых входят реакционноспособныенеорганические микрочастицы (например, коллоидный диоксид кремния), икоторые модифицируются сшивающим агентом силана [168], имеют хорошиепоказатели по твердости, но при воздействии УФ - облучения солнечного света впроцессе эксплуатации в таких покрытиях остаточные реакционноспособныегруппы (силанольные или алкокси-группы) могут медленно образовыватьдополнительные сшивки, что приводит к повышению хрупкости покрытия,усадки, росту остаточных напряжений и его отслаиванию. При введении врецептуру вместо диоксида кремния силоксанов с минимальным уровнемнеорганических функциональных групп и линейной структурой [169-170] удаетсясохранить высокую твердость покрытия и избежать повышенной хрупкостипленки.Существуетбольшоемногообразиепредлагаемыхзащитныхабразивостойких покрытий в патентной литературе, каждое из которых имеетсвои преимущества и недостатки.
К основным недостаткам следует отнестиналичие в ряде случаев чрезвычайно сложной технологии нанесения покрытия,высокую стоимость исходных реагентов, относительно короткий срок хранения161получаемых композиции для формирования защитного покрытия и отсутствиеполной информации о составах, исходных компонентов и оптических имеханических свойствах получаемых покрытий.Извышеизложенногоследует,чторазработкаабразивостойкихсилоксановых покрытий на базе отечественного сырья и технологии их нанесенияна ПК является актуальной задачей, позволяющей снизить стоимость изделий наоснове ПК с абразивостойким покрытием и расширить их области применения.В данной работе предлагается комплексный подход для решения научнотехнической задачи по повышению абразивостойкости поверхности оптическипрозрачных изделий из ПК, полученных методами литья под давлением иэкструзии.Целью работы является создание новых нанокомпозитов на основе ПК итермоотверждающихся композиций и защитных покрытий, а также разработкатехнологий получения экструзионных и литьевых абразивостойких оптическипрозрачных изделий из нанокомпозитов ПК и способов нанесения защитныхпокрытий на поверхность изделий из ПК.Для достижения поставленной цели необходимо решить следующиеосновные задачи:1.Созданиедисперсно-наполненныхабразивостойкихоптическипрозрачных наноматериалов на основе ПК и технологии их получения:-определитьосновныехарактеристикинанонаполнителейразличнойприроды и рассчитать обобщенные параметры структуры (Θ, М, В, аср, аср/d) длядисперсно-наполненных нанокомпозитов (ДННК) на основе ПК, и провести ихклассификацию по структурному принципу;- исследовать влияние нанонаполнителей и обобщенных параметровструктуры ДННК на абразивостойкость поверхности и оптические свойства,оптимизировать составы и параметры структуры нанокомпозитов на основе ПК;-установитьсвязьобобщенныхпараметровструктурыДННКстехнологическими параметрами переработки, абразивостойкостью и оптическимихарактеристиками литьевых и экструзионных изделий;162- разработать технологию и оптимизировать технологические параметрыполучения нанокомпозитов на основе ПК и абразивостойких оптическипрозрачных изделий методами литья под давлением и экструзии;2.
Создание оптически прозрачных, абразивостойких защитных покрытийна экструзионных и литьевых изделиях из ПК и разработка технологии ихполучения:- разработать процесс синтеза (ТСК) и исследовать абразивостойкостьразработанных новых защитных теромоотверждаемых силоксановых покрытий(ТСП) и их адгезионную прочность к поверхности ПК;- изучить влияние природы растворителей и их смесей, концентрацииполимерных растворов на совместимость компонентов в растворе, формированиепромежуточногослоя(праймера)иегоадгезионнуюпрочность,абразивостойкость и оптические свойства ТСП;- разработать абразивостойкое термоотверждающееся защитное покрытие наосновекремнийорганическихсоединенийсакрилатамиэксклюзивногомолекулярного дизайна, исключающего нанесение слоя праймера на ПК;-оптимизироватьтехнологическиепараметрыполучениязащитныхпокрытий на поверхности экструзионных и литьевых изделий из ПК с цельюповышения их абразивостойкости при сохранении на высоком уровне оптическиххарактеристик.3.3.
Объекты и методы исследования3.3.1 Объекты исследованияПоликарбонат. При проведении исследований по повышению стойкостиповерхности ПК к абразивному износу в качестве объектов были использованы ПКфирмы «Bayer» (Германия) марок Makrolon 2858, Makrolon LQ 2647 иотечественного производства ПАО «Казаньоргсинтез» (Россия) марки PC-010(высший сорт), широко применяющиеся в промышленности для полученияоптически прозрачных литьевых и экструзионных изделий. Характеристикиуказанных марок ПК приведены в таблице 3.3.163Таблица 3.3 - Технические характеристики поликарбонатаМетодиспытания,условияиспытанияМетод ГПХНаименованиепоказателяМолекулярная масса (Mw)Температура стеклования (Тст), °СПоказатель текучести расплава, см3/10 минПредел текучести при растяжении, МПаОтносительное удлинение при разрыве, %Модуль упругости при растяжении, МПаУдарная вязкость по Изоду с надрезом,кДж/м2Ударная вязкость по Шарпи с надрезом,кДж/м2Твердость по РоквеллуТвердость по шарику, МПаКоэффициент пропускания, %Абразивостойкость, НТвердость по карандашуНанонаполнители.ДляПоликарбонат маркиMakrolon2858MakrolonLQ 2647РС-0102800014526000145280001459,51110,0636362>50>50140240024002300909085252525М70М70М779595-8889894443В3В3ВISO 11357-1,-2ISO 1133(300ºС, 1,2 кг)ISO 527(50 мм/мин)ISO 527(50 мм/мин)ISO 527(1мм/мин)ISO 188/1A(при +23 ºС)ISO 179/1eA(при +23 ºС)DIN 785DIN 53453 ISO/R179ASTM D1003Ford Lab TestMetod FLTMBN108-13ISO 15184получениянанокомпозитовнаосновеПКиспользовали нанонаполнители различной природы с высокой твердостью пошкалеМооса(неменее7,0)фирмыEvonik(Германия).Техническиехарактеристики нанонаполнителей приведены в таблице 3.4.Таблица 3.4 - Технические характеристики нанонаполнителей производствафирмы Evonik (Германия)ХарактеристикинанонаполнителейСодержание SiO2, масс %Содержание Al2O3, масс %Средний размер наночастиц, нмУдельная поверхностьнанонаполнителя, м2/гТвердость по МоосуИстинная плотность, 10-3, кг/м3рНСостояние поверхностиAerosil300AerosilОХ-50AerosilR812AerosilR7200AerosilR Aeroxide9200AluC≥99,8≤0,057≥99,8≤0,0540≥99,8≤0,057≥99,8≤0,0512≥99,8≤0,0501099,8133005026015017010072,372,33,8-4,872,35,5-7,572,34,0-6,072,33,0-5,07,53,94,5-5,53,7-4,7гидрофильнаягидрофобнаяТермоотверждаемые силоксановые композиции (ТСК).
Для полученияизделий из ПК с защитным абразивостойким покрытием использовали164термотверждаемые силоксановые композиции (ТСК), разработанные совместно сФГУП ГНИИХТЭОС1.Анализ научно-технической информации, патентов и предварительныеэксперименты (проведено более 160 синтезов) позволили установить, чтоосновными мономерами для получения силоксановых защитных покрытий на ПКявляются алкоксисиланы, в качестве которых следует использовать следующиесоединения: метилтриэтоксисилан (МТЭОС), винилтриэтоксисилан (ВТЭОС), γглицидоксипропилтриэтоксисилан (ГЛИТЭОС).Метилтриэтоксисилан [CH3Si(OCH2CH3)3] представляет собой бесцветнуюжидкость, имеет следующие показатели: температура кипения 151°С/760 ммрт.
ст.; плотность d420=0,8948, показатель преломления nd20=1,3832. Содержаниеосновного вещества не менее 99%.Винилтриэтоксисилан [CH2=CHSi(OCH2CH3)3] - бесцветная жидкость стемпературой кипения 160°С/760 мм рт. ст., плотностью d420=0,9027 ипоказателем преломления nd20=1,3960. Содержание основного вещества не менее99%.Пореакциигидросисилированияаллилглицидиловогоэфиратриэтоксисиланом в присутствии катализатора «Спайер» был получен образец γглицидоксипропилтриэтоксисилана[CH2-O-CH-CH2-O-(CH2)3-Si-(OCH2CH3)3].После вакуумной перегонки реакционной смеси продукт содержал более 98%ГЛИТЭОС.Адгезионныйподслой(праймер):вкачествеадгезионногоподслоя(праймера) между ПК и защитным силоксановым покрытием использовалирастворыполиметилметакрилата(ПММА)вразличныхрастворителях(хлороформ (ХЛ) (ТУ 2631-066-44493179-01), этилцеллозольв (ЭЦ) (ТУ 2632-03244493179-99), четыреххлористый углерод (ГОСТ 20288-74), метиленхлорид(ГОСТ 9968-86).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
