Исследование свойств водных дисперсий гидроксилсодержащих акрилатов и полиизоцианатов и покрытий на их основе
Дипломная работа - Химия
Другие дипломы по предмету Химия
?ий может вызваться различным дисперсионным составом совмещенных дисперсных фаз, однако, в большинстве случаев одним из определяющих факторов устойчивости, является в соответствии с теорией ДЛФО, электростатический фактор.
Двойной электрический слой определяет устойчивость и электрокинетические свойства дисперсий.
В таких системах электрический двойной слой характеризуется поверхностной плотностью заряда, поверхностным потенциалом и толщиной диффузной части двойного слоя. Для оценки электростатических факторов устойчивости используется электрокинетический потенциал (?).
? - потенциал водных дисперсий зависит от многих факторов и для стабильных дисперсий в пределах от -50 до-100 мВ. В данной работе исследовалась зависимость от рН среды.
Рисунок 5 - Зависимость ?-потенциала от рН среды для полиакрилатной дисперсии
Рисунок 6 - Зависимость ?-потенциала от рН среды для полиэфир-полиакрилатной дисперсии
Рисунок 7- Зависимость ?-потенциала от рН среды для полиизоцианатов
Как следует из приведенных электрокинетичексих кривых, поведение дисперсий полиизоцианатов чрезвычайно зависит от способа гидрофилизации. В случае гидрофилизации полярными неионогенными фрагментами заряд частиц определяется только адсорбцией и формированием двойного электрического слоя. Это, естественно приводит к значительной зависимости электрокинетического потенциала от рН. Резкие изменения его значения наблюдаются в узком диапазоне рН от 6 до 9. Это ограничивает область его использования, но сольватная оболочка, сформированная за счет водородных связей с гидроксильными группами снижает его реакционноспособность по отношению к воде. Об этом свидетельствуют микрофотографии покрытий, в которых отсутствуют дефекты, вызванные выделением углекислого газа (см. рисунок 3). Зона его максимальной агрегативной устойчивости почти точно соответствует максимуму устойчивости полиакрилатной дисперсии.
.3 Изучение водопоглощения
Для того чтобы произошла коалеiенция водной двухкомпонентной системы необходимо время выдержки перед нанесением. Для его определения нами были проанализированы данные по водопоглощению двух образцов, в состав которых входит одна и таже полиакрилатная дисперсии, а различия заключается в полиизоцианатах.
Рисунок 8 - Водопоглощение пленки на основе полиакрилатной дисперсии и полиизоцианата, модифицированного полиоксиэтиленом
Рисунок 9 - Водопоглощение пленки на основе полиакрилатной дисперсии и полиизоцианата, модифицированного 3-(циклогексиламино) пропан-1-сульфоновой кислотой
В результате анализа приведенных выше данных можно сделать вывод, что оптимальным временем выдержки композиции перед нанесением является один час, как для композиции на основе полиизоцианата, модифицированного полиоксиэтиленом, так и для модифицированного 3-(циклогексиламино)пропан-1-сульфоновой кислотой. В связи с тем, что водопоглощение у пленки нанесенной через это время является минимальным по сравнению со всеми остальными.Что естественно благоприятно отражается на стойкость покрытий на их основе.
.4 Исследование коалеiенции композиций в течение времени выдержки перед нанесением
Время выдержки перед нанесением необходимо, для того чтобы произошла частичная адагуляция дисперсной системы. В это время меньшие по размеру частицы полиизоцианата (размер их составляет ~200 нм) коагулируют на больших частицах гидроксилсодержащего полимера (в соответствии с правилом Ганса), которые являются зародышами этого процесса, с последующим растворением в них. Как было определено нами ранее, это время составляет один час. Именно в течение этого временного интервала частицы, согласно теории ДЛФО, преодолевают энергетический барьер, и происходит коалеiенция.
На рисунке 10 представлены микрофотографии композиции нанесенной на подложку сразу, через 30 минут и через час после составления съемка осуществлялась в режиме отраженного света.
АБ
Вг
Д Е
Рисунок 10 - Композиция на основе акрилатной дисперсии и полиизоцианата, модифицированного полиоксиэтиленом: а - нанесена сразу после составления; б- через 15 минут после нанесения; в - нанесена через 30 минут после составления; г- через 15 минут после нанесения; д - нанесена через 1 час после составления; е - через 15 минут после нанесния
Из приведенных микрофотографий видно, что с течением времени идет укрупнение частиц. На рисунке 10а представлена композиция, нанесенная на металлическую подложку сразу же после составления, она состоит из крупных частиц водной акрилатной дисперсии и мелких частиц полиизоцианата. Через 30 минут (см. рисунок 10в) наблюдается заметное укрупнение частиц акрилатной дисперсии, что свидетельствует об интенсивности протекания коалеiенции. А уже через час (рисунок 10г) после составления композиции мы видим прозрачное полимерное покрытие, которое образуется за счет завершения коалеiенции и сшивки.
Следует отметить, что не зависимо от состава композиций коалеiенция во времени у них проходит одинаково.
О завершении коалеiенции через час свидетельствуют также результаты испытаний покрытий на твердость. Как видно из рисунка 11 наилучший результат принадлежит композиции нанесенной через час.
Рисунок 11 - Зависимость твердости от времени испытаний для композиции на основе акрилатной дисперсии и п