Диссертация (1090114), страница 33
Текст из файла (страница 33)
3.33.Коэффициент светопропускания, %92914903892888786851848301234Время облучения, чРис. 3.33 - Зависимость коэффициента светопропускания при облучении ртутнойлампой ДРТ-100 для: 1 - ПК, 2 - ПК + (ПММА+5%Тинувин 234, толщина 12 мкм),3 – ПК + (ПММА+5%Тинувин 234, толщина 2 мкм) + ТСП, толщина 7 мкм, 4 –ПК + (ПММА+5%Тинувин 234, толщина 12 мкм) + ТСП, толщина 7 мкмКоэффициент светопропускания для ПК без покрытия снижается в 2 разабыстрее, чем для образцов с покрытием ПК+ (ПММА + Тинувин 234) +ТСП.Отмечено, что с увеличением толщины слоя праймера (ПММА + 5%Тинувина234) до 12 мкм снижение коэффициента светопропускания уменьшается (кривые3 и 4 рис.
3.33).Изменение индекса желтизны для исследуемых образцов после облучениялампой ДРТ-1000 приведены на рис. 3.34.Изменение индекса желтизны2223,5132,522431,510,5001234Время облучения, чРис. 3.34 - Изменение индекса желтизны при облучении ртутной лампой ДРТ-100для: 1 - ПК, 2 - ПК + (ПММА + 5%Тинувин 234) толщина 12 мкм,3 - ПК + (ПММА + 5 %Тинувин 234) толщина 12 мкм + ТСП толщина 7 мкм4 – ПК + (ПММА+5%Тинувин 234) толщина 2 мкм + ТСП толщина 7 мкмПолученные данные хорошо кореллируют с данными по снижениюкоэффициента светопропускания.
Так с увеличением толщины слоя праймераПММА + 5 масс. % Тивунина 234 стойкость образцов к УФ-излучениювозрастает. Наличие защитного покрытия ТСП также способствует повышениюстойкости к УФ - излучению ПК (кривые 2 и 3 рис. 3.34).Стандартные испытания по светостойкости (ГОСТ 9.401-91) образцов ПК сТСП и без него проводили в камере Suntest XXL+ в течение 500 часов. Данные поизменению коэффициента светопропускания и индекса желтизны до и послесветостарения различных образцов представлены в табл. 3.28.Таблица 3.28 - Светостойкость образцов ПК и ПК + ТСП№п/п123ОбразецПКПК + ПММА + 5%Тинувин 234(h=2 мкм) + ТСП-1(h=7 мкм)ПК + ПММА +3 %Тинувин 350(h=1,9 мкм) + ТСП-1(h=7 мкм)Коэффициентсветопропускания, %Время облучения, ч05008887,5Индекс желтизныВремя облучения, ч05000,71,69290,01,51,79290,01,31,4Система ПК + (ПММА + светостабилизатор) + ТСП обладает повышеннойстойкость к УФ-излучению по сравнению с ПК.
Внешний вид облученных223образцов не изменяется, адгезионная прочность сохраняется на том же уровне(адгезия 0 балла), твердость по карандашу (4Н), при испытании металлическойшерстью №00 образцы с ТСП подвергнутые старению не затираются.По полученным данным о стойкости покрытий к УФ - излучениюпредложен оптимальный состав получения изделий из ПК со слоем праймераПММА + 5 масс. % Тинувина 234 и защитным силоксановым покрытием ТСП-1или ТСП-2.3.5.8 Разработка новых кремнийорганических композиций для нанесениязащитных покрытий на поверхность изделий из поликарбоната без праймераПри создании защитных покрытии на поверхности изделий из ПК спромежуточным слоем (праймером) из ПММА возникает необходимость вдополнительных технологических операциях (получение раствора праймера, егонанесение, сушка), что увеличивает расходы материалов, продолжительностьпроцесса и экологическую нагрузку на окружающую среду.Проведение системных работ по созданию кремнийорганических защитныхпокрытий позволили сформулировать новые требования к ТСК, которыепозволили бы обеспечить высокую адгезию покрытий с ПК, абразивостойкостьбез изменения оптических характеристик изделий.Совместно с ГНИИХТЭОС была проведена работа по разработке новыхкремнийорганическихсоединенийзаданногомолекулярногодизайна,различающихся по составу, природе функциональных групп, способам ихполучения для использования в качестве защитных покрытий для ПК: ТСК-1кр иТСК-2кр.Покрытия, сформированные из композиций ТСК-1кр и ТСК-2кр наповерхности ПК, обозначали как ТСП-1кр и ТСП-2кр, соответственно.Методами ТГА (на приборе STA6000, Perkin Elmer, США) и ДСК (наприборе DSC8500, Perkin Elmer, США) были получены данные о термостойкостии температурам фазовых переходов кремнийорганических композиций разногосостава и молекулярного дизайна.224Установлено, что отвержденные покрытия из кремнийорганическихкомпозиций ТСК-1кр и ТСК-2кр являются термостойкими и температура началадеструкции для них составляет ~ 301 и 340°С, соответственно.Из анализа кривых ДСК следует, что при отверждении ТСК протекаютэндотермические реакции при этом пик, соответствующий максимальнойскорости реакции отверждения для ТСК-1кр и ТСК-2кр проявляется при 160°С.При выборе температуры отверждения ТСК на поверхности ПК необходимоучитывать,чтомаксимальнаятемператураотвержденияограничиваетсятемпературой стеклования ПК (Тст = 149°С), выше которой возможнапластическая деформация образца.
Исходя из вышеизложенного, в области нижетемпературы стеклования ПК, было определено время отверждения ТСК приразных температурах (табл. 3.29). Данные по ТСК-1 и ТСК-2 приведены длясравнения.Таблица 3.29 - Параметры процесса отверждения ТСК при разных температурахТемператураВремя отверждения, минотверждения, ºСТСК-1ТСК-2ТСК-1крТСК-2кр80120150240240100609018018013020309090СповышениемтемпературывремяотвержденияТСКснижается.Минимальное время отверждения (20 мин) достигается для ТСК-1 при Т = 120ºС.Скорость отверждения покрытия из ТСК-2 несколько ниже, чем у ТСК-1.
Длякомпозиции ТСК-1кр и ТСК-2кр время отверждения при температуре 120 °Свозрастает в ~ 3-4 раза по сравнению с ТСК-1 и ТСК-2.Для формирования защитного покрытия были использованы 20 % растворыТСК-1кр и ТСК-2кр в смеси спиртов с вязкостью раствора η20°С = 4 мПа*с.Покрытие наносили на поверхность образца ПК методом полива (толщина слояраствора ~ 40 мкм), затем удаляли растворитель (сушка) и проводили процессотверждения.На рис.
3.35 приведена микрофотографмя границы раздела фаз в системеПК + ТСП-1крм.225Рис. 3.35 - Микрофотография границы раздела фаз в системе ПК + ТСП-1крмТехнология нанесения покрытий и сушки для композиций ТСК-1кр и ТСК-2практически аналогичны композициям ТСК-1 и ТСК-2. Свойства полученныхпокрытий приведены в таблице 3.30.Удаление растворителя с большими скоростями приводит к появлению наповерхности покрытия мелкой ряби, что ухудшает оптические свойстваматериала.Таблица 3.30 - Характеристики образцов ПК с абразивостойким защитнымпокрытием ТСПп/пТСПиз разныхкомпозицийВремяотвержденияпри 120°С, минСтойкостьна Твердость по Адгезия,затираниекарандашу,баллстальной шерстью ISO 15184ISO 2409№001ПК+ТСК-120не затирается2Н22ПК+ТСК-230не затирается2Н23ПК+ТСК-1кр90не затирается4Н04ПК+ТСК-2кр90не затирается4Н0Композиции ТСК-1 и ТСК-2 и полученные из них защитные покрытияобладают хорошей твердостью по карандашу (2Н) и абразивостойкостью (незатираются стальной шерстью №00), однако они характеризуются низкойадгезией к поверхности ПК (2 балла).
Новые композиции ТСК-1кр и ТСК-2кр226имеют высокую твердость по карандашу (4Н), абразивостойкость (не затираетсястальной шерстью №00) и адгезию (0 баллов) к поверхности ПК [201].Сравнительныерезультатыопределенияадгезионнойпрочностииабразивостойкости образцов ПК, ПММА, ПК + ПММА, а также образцов спокрытием с использованием праймера и без него приведены в табл. 3.31.Таблица 3.31 - Адгезионная прочность и абразивостойкость различных покрытийна поверхности ПКп/п123456ОбразецПКПММАПК + ПММАПК + ТСП-1 (ТСП-2)ПК + ПММА + ТСП-1 (ТСП-2)ПК + ТСП-1кр (ТСП-2кр)Адгезионнаяпрочность,балл(ISO 2409)0200Твердостьпокрытия покарандашу(ISO 15184)3В4НF2Н4Н4НИспытаниестальнойшерстью №00затираетсязатираетсязатираетсяне затираетсяне затираетсяне затираетсяРазработанные композиции ТСК-1кр и ТСК-2кр обладают высокой адгезиейк поверхности ПК, имеют высокую абразивостойкость, стойкость к царапанию, нерастрескиваются, однако время их отверждения достаточно велико и составляет~ 90 минут при Т = 120°С.Для сокращения времени отверждения в состав композиции ТСК-1кр иТСК-2кр, вводили различное количество (партии 1,2,3,4) ускорителя отверждения(композиция ТСК-1крм).
Установлено, что время отверждения композицийТСК-1крм и ТСК-2крм можно снизить с 90 до 40 минут при 120оС при введенииоптимального количества ускорителя.Ниже приведены данные по физико-механическим характеристикамповерхности защитных кремнийорганических покрытий ТСП-1крм на ПК,полученные методом наноинтентирования (рис. 3.36).227Рис. 3.36 – Кривые нагружение - разгружение для образцов ПК (1), ПММА (2) иПК+ПММА+ТСП-1 (3), ПК+ТСП-1крм (4)Кривые зависимости P(h) для образцов с покрытием ТСП смещаются вобласть меньших деформаций по сравнению с ПК. Различные по своимадгезионным свойствам к поверхности ПК покрытия ТСП-1 и ТСП-1крм имеютблизкие зависимости P(h) (кривые 2 и 3).
Обратимые деформации (коэффициентупругого восстановления - Куп) для покрытий из ТСК-1крм и системы ТСК-1 спраймером на ПК практически приближаются к ~ 99%.Таким образом, отпечаток (царапина), оставленный индентором, будетполностью залечиваться (восстанавливаться) при снятии нагрузки, а поверхностьПК с защитным покрытием будет гладкой, не иметь видимых дефектов и обладатьвысоким значением коэффициента светопропускания (Кпр - до ~ 92%).С целью получения информации о глубине остаточного отпечаткаиндентора после снятия нагрузки поверхность образца сканировали в режимеСЗМ. Рельефы поверхности образцов ПК и ПК с защитными покрытиямиприведены на рис. 3.37.228а)б)в)Рис.
3.37 – Отпечаток индентора и профилограммы поверхности образцов ПК (а),ПК+ПММА+ТСП-1 (б) и ПК+ТСП-1крм (в) после снятия нагрузки [201]После снятия нагрузки на поверхности ПК остается достаточно глубокийвидимый глазом отпечаток глубиной ~ 500 нм, в то время как для образцов спокрытием ТСП-1 и ТСП-1крм отпечаток размытый и его глубина не превышает3 и 6 нм, соответственно. После наноиндентирования на поверхности образцов сТСП-1крм практически не остается отпечатка от индентора, что подтверждаетданные о высокой обратимой деформации покрытия и стойкости ТПС-1крм кцарапанию.Таблица 3.32 - Физико-механические характеристики кремнийорганическихзащитных покрытий на поверхности ПКп/п123ОбразецШероховатость(Ra), нмМодульЮнга,ГПаПКПК + ПММА + ТСП-1ПК + ТСП-1крм11,80,45,42,22,12,4Микротвердость(ISO14577)ГПа0,270,710,36Куп, %Кпр, %729995889291Комплекс физико-механических характеристик исследуемых образцов,полученный методом наноиндентирования, приведен в таблице 3.32.229Адгезионнаяпрочностьиабразивостойкость,исследуемыхкремнийорганических защитных покрытий на ПК, определенные с помощьюмакрометодов, приведены в таблице 3.33.Таблица 3.33 - Адгезионная прочность и абразивостойкость кремнийорганическихзащитных покрытий на ПКп/пОбразец123ПКПК + ПММА + ТСП-1ПК+ТСП-1крмВремяотвержденияпокрытияпри 120°С,мин2040Адгезионнаяпрочность кподложке,балл(ISO 2409)00Твердостьпокарандашу(ISO 15184)Испытаниестальнойшерстью№003В4Н4Нзатираетсяне затираетсяне затираетсяТаким образом, разработаны новые кремнийорганические композиции ТСК1крм и ТСК-2крм, технология их нанесения на оптически прозрачные изделия изПК и созданы защитные абразивостойкие покрытия (не затираются стальнойшерстью №00), которые обладают высокой твердостью (4Н), адгезией (0 баллов)к поверхности ПК и светопроницаемостью (~ 91-92%).Новая высокоэффективная технология создания защитных покрытий изТСК-1крм и ТСК-2крм на ПК не требует применения промежуточного слояпраймера, что существенно упрощает технологический процесс, сокращает числостадий, снижает затраты и себестоимость оптически прозрачных изделий из ПК.230ГЛАВА4.НОВЫЕСВЕТОПРЕОБРАЗУЮЩИХТЕХНОЛОГИИИСОЗДАНИЯСВЕТОРАССЕИВАЮЩИХПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕПОЛИКАРБОНАТА С ОПТИЧЕСКИ АКТИВНЫМИ НАПОЛНИТЕЛЯМИДЛЯ СВЕТОДИОДНОЙ ТЕХНИКИНовыйэтапвразвитиисветотехникисвязансприменениемвосветительных приборах светоизлучающих диодов (СИД).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
