Эпоксидные полимеры и композиции - Чернин И.3.
Скачать (прямая ссылка):
аотсл' Н'м <W Н'м
алюминий сталь алюминий сталь
ГМДИ . . 146 171 ДФМД/1 . . 173 197
ТДИ ... 240 "337 ДГУ ... 300 544
737 Зак. 181 ?9 j
При использовании ГМДИ уретановые группы, образующиеся в узлах пространственной сетки, соединены неполярной цепочкой метиленовых звеньев, и адгезия данных покрытий к металлам, как и их диэлектрическая проницаемость [62], — наименьшие. Увеличение адгезии в случае ТДИ, видимо, обусловлено большей полярностью. Уменьшение адгезии при переходе к ДФМДИ, вероятно, связано со значительным ограниченней! подвижности цепей из-за близкого расположения громоздких фенильных ядер сшивающего мостика и основного звена цепи. Наконец, в случае ДГУ ядра разделены весьма гибкой группировкой — (СН2)2—О—(СН2)2—, оказывающей пластифицирующее действие. Кроме того, каждый мостик содержит две дополнительные полярные уретановые группы. Можно полагать, что сочетание повышенной полярности и гибкости обеспечивает повышенную адгезию покрытий, отвержденных ДГУ. Таким образом, при использовании отвердителей одной химической природы, но различного строения, можно при близкой степени сшивания изменять адгезию покрытий в 1,5—2 раза.
Ниже приведены данные о влиянии степени наполнения на адгезионную прочность (аОТсл в МПа) эпоксидных покрытий по алюминию; композиции на основе смолы ЭД-20 отверждали МФДА по режиму: 20°С —24 ч + 80°С —2 ч+150°С —2 ч [70]:
Концентрация пигмента, % (об-) . . 0 10 25 40 Диоксид титана рутильной модификации .............. 250 350 550 240
Железный сурик.......... 250 255 350 180
Тальк............... 250 500 370 90
С увеличением содержания твердой дисперсной фазы адгезионная прочность изменяется экстремально, достигая максимума при определенной концентрации, которая, очевидно, зависит от дисперсности частиц и характера их взаимодействия с пленкообразующим. Наблюдаемое увеличение адгезии может быть связано с уменьшением внутренних напряжений. Так, показано, что при увеличении концентрации ТЮ2 в данной композиции с 10 до 25% Овн снижается с 8,3 до 6,8 МПа. Причиной уменьшения адгезионной прочности при дальнейшем увеличении концентрации пигмента, вероятно, является уменьшение гибкости цепей в результате все большего взаимодействия с поверхностью частиц.
На адгезионные свойства покрытий могут влиять и малые добавки веществ, обладающих поверхностно-активными свойствами. Особенно существенно их влияние в случае порошковых красок, пленкообразование из которых происходит при плавлении и коалесценции частиц, обеспечивающих растекание расплава по поверхности окрашиваемого изделия. В качестве примера ниже показано влияние добавки акрилового сополимера АК-607-23 на краевой угол смачивания 9 и адгезию к алю*
194
Рис. 7.3. Влияние продолжительности выдержки образцов в воде на адгезионную прочность покрытий по стали на основе смолы Э-ООС с молекулярной массой 1000 (/), 2800 (2), 21000 (3) и 50000 (4), отвержденных ГМДИ (а)
и ДГУ (б).
минию порошковой краски на основе смолы Э-49, отверждае-мой дициандиамидом [71]:
Содержание добавки, % (масс.)* 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0
6, град........... 33 29 27 27 — 31
о-отсл, Н/м.......... 515 580 — 585 550 510
Величина 6 проходит через минимум, характерный для наиболее полного при данной температуре растекания расплава по твердой поверхности. В той же области концентраций адгезионная прочность покрытий максимальна, чтг$ соответствует существующим представлениям о влиянии характера смачивания на адгезионное взаимодействие [72, 73].
Рассмотрим характер изменения адгезионной прочности под действием некоторых эксплуатационных факторов. На рис. 7.3 представлена кинетика изменения адгезии к стали в процессе зыдержки в дистиллированной воде лаковых покрытий на основе смол типа Э-ООС, отвержденных ГМДИ и ДГУ при 120°С в течение 2 ч [53]. Для наглядности начальные значения адгезионной прочности (до увлажнения) вынесены влево от оси ординат. Из рисунка видно, что в течение первых нескольких часов после увлажнения покрытий адгезионная прочность уменьшается, а затем (»1000 ч) практически не изменяется.
Степень снижения адгезионной прочности под действием влаги зависит как от молекулярной массы исходной эпоксидной смолы, так и от строения отвердителя. Так, адгезионная прочность покрытий, отвержденных ГМДИ, изменяется меньше, чем прочность покрытий, отвержденных ДГУ. По-видимому, это связано с меньшим водопоглощением первых покрытий благодаря более низкой полярности.
Согласно адсорбционной (молекулярной) теории адгезии [67, с. 14], адгезионная прочность полимерных покрытий и клеев обусловлена образованием физических и химических связей
4*7*
195
Таблица 7.8. Зависимость адгезионной прочности эпоксидно-аминных покрытий от состава композиции и влажности среды
Ком- с ОТСЛ' н'м
Среда позиция исходные данные 10 сут. 20 сут. 40 сут. 80 сут. 120 сут. 160 сут
Воздух, Ф = 90% Воздух, Ф = 98% Вода II III II III II III 80 90 130 80 90 130 80 90 130 80 85 100 85 100 90 85 100 210 85 90 330 90 80 620 90 70 260 85 100 720 100 50 350 95 30 280 85 100 580 110 320 100 210 95 120 490 130 310 110 190 120 140 500 130 320 105 190
