Диссертация (1090114), страница 29
Текст из файла (страница 29)
% R7200 ++ 0,5 масс. % AluC с Ркр = 8Н, что в 2 раза выше, чем для ПК.На разработанную полимерную композицию получен патент № 2447105 от10.04.2012 г «Термопластичная, стойкая к царапанию полимерная композиция»192[180] и разрабонана технология получения материала (ТУ № 2226-479-002093492010 «Поликарбонат, стойкий к абразивному износу»).В ООО «НПО Альтаир» по данному ТУ выпущена опытно-промышленнаяпартия материала композита на основе ПК.3.4.6Исследованиевлияниясвето-итермостабилизаторовнаабразивостойкость и оптические характеристики нанокомпозитов на основеполикарбонатаДля сохранения высоких физико-механических и оптических характеристикПК при переработке и эксплуатации в его состав вводят термостабилизаторы вколичестве 0,1-0,15 масс.
% и светостабилизаторы в количестве 0,15-0,2 масс. %.Однако данные по термо- и светостабилизации ПК при одновременномвведении наночастиц и стабилизаторов в научно-технической литературеотсутствуют.Исследовали влияние введения термо- и светостабилизаторов на стойкость кцарапанию и оптические характеристики нанокомпозитов ПК + 0,5 масс. % R7200+ 0,5 масс. % AluC.Приисследованиивлияниятермо-исветостабилизаторовнаабразивостойкость нанокомпозитов на основе ПК были использованы наиболеевысокоэффективные, доступные и часто применяемые в настоящее время для ПКстабилизаторы [181]: термостабилизаторы - Ультранокс 626, Ирганокс В900 исветостабилизаторы – Тинувины 234, 350, 360.Данные по влиянию термо- и светостабилизаторов на абразивостойкость икоэффициент светопропускания нанокомпозитов ПК+ 0,5 масс.
% R7200 + 0,5масс. % AluC, полученных по схеме 3 с использованием экструдера LTE 20-40приведены в таблице 3.19.Установлено, что введение Тинувина 234 в количестве до 0,15 масс. %, неприводиткизменениюнанокомпозита.высокойабразивостойкостиисветопропускания193Таблица 3.19 - Значения критической нагрузки (Ркр) и коэффициентасветопропускания (К) нанокомпозиции ПК + 0,5 масс. % R7200 + 0,5 масс. %AluC, содержащей свето- и термостабилизаторып/п12Состав композицииПК+0,5%R7200 + 0.5%AluC+0,1масс. % Ультранокс 626ПК+0,5%R7200 + 0.5%AluC+0,1 масс. % Ирганокс В900Ркр, Н87К, %70693ПК+0,5%R7200 + 0.5%AluC+0,15 масс.
% Тинувин 350ПК+0,5%R7200 + 0.5%AluC+ 0,15 масс. % Тинувин 350+ 0,1 масс. %ультранокс 626ПК+0,5%R7200 + 0.5% AluC+0,15 масс. % Тинувин 360+ 0,1 масс. % Ультранокс 626ПК+0,5%R7200 + 0.5%AluC + 2,4 масс. % Тинувин 234+0,1 масс. % Ультранокс 626ПК+0,5% R7200 + 0.5%AluC +0,15 масс. % Тинувин 2346756726707577784567Такимобразом,дляпроизводстваабразивостойкогонанокомпозитаПК + 0,5 масс. % R7200 + 0,5 масс. % AluC для повышения светостойкости иувеличения срока службы эксплуатации изделий рекомендуется вводитьсветостабилизатор Тинувин 234 в количестве 0,15 масс. %.3.5 Разработка составов и исследование влияния защитных покрытий наабразивостойкостьповерхностииоптическиехарактеристикиэкструзионных и литьевых изделий из поликарбонатаПерспективным направлением повышения поверхностной прочности иабразивостойкости является модификация поверхности изделий из ПК путемнанесения полимерных покрытий разной природы и толщины.Основной проблемой создания защитных абразивостойких покрытий наоптически прозрачных полимерах является направленный синтез полимерногопокрытия с комплексом специальных свойств и его адгезия к полимеру.Сохранение высоких оптических характеристик при нанесении покрытия наоптически прозрачные полимеры может быть осложнено фазовым разделениемкомпонентов на границе раздела фаз с появлением мутности, обусловленнойограниченной термодинамической совместимостью разных полимеров.Цельюнастоящихисследованийявляетсяизучениеновыхтермоотверждающихся кремнийорганических композиций (ТКС) и технологии их194нанесениянаповерхностьПК,каксиспользованиемпромежуточногоадгезионного слоя (праймера), так и без него, которые обладают высокойадгезионнойпрочностьюнаграницеразделафаз,абразивостойкостью,стойкостью к царапанию и сохраняют исходные оптические свойства изделий.3.5.1Исследование влияния защитныхсилоксанововыхпокрытий наповышение абразивостойкости поверхности изделий из поликарбонатаВ настоящее время в качестве защитных покрытий все большее применениенаходятсилоксановыезащитныепокрытия[182-189].Такиепокрытияотносительно дешевы и обладают повышенной стойкостью к истиранию,температурам, атмосферным воздействиям и растворителям.Совместно с ФГУП ГНИИХТЭОС2 были проведены серии предварительныхисследованийпосинтезуразличныхзащитныхпокрытийнаосноветермоотверждающихся силоксановых композиций (ТСК), получаемых по реакциигидролитической сополиконденсации алкоксисиланов.В качестве алкоксисиланов в работе были использованы тетраэтоксисилан иалкилалкоксисиланы(метил-,винил-,глицидоксипропилтриметокси(этокси)силаныпродуктыгидролитическойконденсацииилиметакрилоксипропил-,ихсмеси).представляютсобойПолученныеспиртовыерастворы с массовой долей сухого вещества 20-30% и вязкостью ~ 3,57 мПа*с при20ºС.В результате комплексных испытаний термоотверждаемых силоксановыхпокрытий (ТСП) на абразивостойкость, на стойкость к царапанию и оптическиехарактеристикиизбольшогоколичестваисследованныхТСК(58экспериментальных образцов) для первого этапа работы были выбраны образцыТСК-1 и ТСК-2, которые обладали наиболее оптимальными свойствами.Свойства образцов ПК с защитным покрытием ТСП из композиций ТСК-1 иТСК-2 приведены в таблице 3.20.2Автор выражает благодарность сотрудникам ФГУП ГНИИХТЭОС Федотовой Т.И., Власовой В.А., СмирновойК.Е.
за предоставление образцов ТСК.195Таблица 3.20 - Свойства ПК с защитным покрытием ТСПОбразецПКПК+ТСП 1ПК+ТСП 2ТолщинаАдгезия,покрытия,баллмкм7262Твердостьпокарандашу3В2Н2НАбразивостойкость(стальная шерсть№00)затираетсяне затираетсяне затираетсяКоэффициентсветопропускания,%889292Защитные покрытия ТСП1 и ТСП2 придают поверхности ПК высокуюабразивостойкость, не затираются стальной шерстью №00, твердость покарандашу достигает 2Н и улучшаются оптические характеристики образцов ПК.Однако защитные покрытия ТСП1 и ТСП2 обладают низкой адгезией кповерхности ПК (адгезия – 2 балла), вследствие этого происходит их отслаиваниеот подложки, а на границе раздела фаз ПК-ТСП наблюдаются разрывысплошности и отслоения (рис.
3.133).Отслоение покрытияТСК-1 и ТСК-2ПКРис. 3.13 – Структура на границе раздела ПК-ТСПС целью повышения адгезии на границе раздела фаз ПК - ТСП необходимосоздать промежуточный подслой (праймер) между ПК и защитным силоксановымпокрытием. В качестве адгезионного подслоя (праймера) для ПК обычнорекомендуют использовать различные акриловые мономеры и олигомеры [190191].3Автор выражает благодарность Чалых А.Е.
и Матвееву В.В. за помощь в проведении анализа образцов методамимикроскопии1963.5.2 Исследование процесса формирования подслоя полиметилметакрилатана поверхности образца поликабонатаАнализ научно-технической и патентной литературы [190-191] показал, чтоиз всех оптически прозрачных полимеров лучшей адгезией к ПК обладаютполиакрилаты. Учитывая высокую оптическую прозрачность ПММА (К - более90%) и близкие коэффициенты преломления ПК (nD20 = 1,56) и ПММА (nD20 =1,49), а также доступность полимера, было предложено использовать его вкачестве промежуточного слоя между ПК и ТСП.При использовании промежуточного слоя необходимо решить две задачи:определить показатель адгезии ПММА к ПК и ТСП к ПММА.Для определения адгезионной прочности разработанных ТСП к ПММА, наповерхность последнего методом полива наносили ТСК-1 или ТСК-2 споследующим отверждением.Изучение структуры граничных слоев в системе ПММА+ТСП (рис. 3.14) иадгезии ТСП к поверхности ПММА показало, что в этом случае достигаетсявысокая адгезионная прочность (адгезия – 0 балла, σадг = 1,5 МПа).Граница раздела фазТСППММАРис.
3.14 - Структура на границе раздела фаз ПММА-ТСПИз рис. 3.14 видно, что на границе раздела ПММА-ТСП формируетсядостаточно однородный по структуре граничный слой толщиной ≈ 200 нм,который обеспечивает хорошую адгезию и оптическую прозрачность. Таким197образом, ПММА можно использовать в качестве праймера в системеПК+ПММА+ТСП.ДлянанесениянаповерхностьПКслояпраймераиспользовалиразбавленные растворы с различной концентрацией ПММА и вязкости, которыеопределяют толщину слоя. В качестве растворителя был выбран хлороформ (ХЛ)с Ткип = 61°С и параметром растворимости хл = 18,7 (мДж/м3)1/2.
Для ПММАпараметр растворимости равен пмма = 18,6 (мДж/м3)1/2, что позволяет судить об иххорошей совместимости. Установлено, что для получения тонких неразрывныхслоев из ПММА на поверхности ПК с толщиной не менее 2 мкм следуетиспользовать 5% раствор полимера в ХЛ.При формировании на поверхности ПК тонкого слоя ПММА из раствора,содержащего только низкокипящий растворитель ХЛ, не всегда удается получитьбездефектное покрытие. Так при быстром удалении растворителя появляетсяволнистость, рябь и наблюдается помутнение образцов, что приводит к снижениюоптических характеристик материала.
Для регулирования скорости десорбциирастворителя и создания покрытий стабильного качества использовали смесьнизкокипящего (ХЛ) и высококипящего растворителей.Длявыборавысококипящегорастворителябылипроведенытермодинамические расчеты по совместимости и растворимости полимеров,предложенные А.А Аскадским в работе [16]. В качестве высококипящегорастворителя был выбран моноэтиловый эфир этиленгликоля - этилцеллозольв(ЭЦ) с Ткип = 135°С с = 24,1 (мДж/м3)1/2.При оценке растворимости ПММА в ЭЦ необходимо учитывать не толькозначения параметров растворимости, но и величину поверхностного натяженияполимера (п) и растворителя (р), поскольку работа, совершаемая силамиповерхностного натяжения растворителя, должна превышать энергию разрывамежмолекулярных связей.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
