Модифицированные водорастворимые эпоксигидантоиновые композиции для полимерных материалов строительного назначения тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.23.05, кандидат наук Мухаметова Амина Маратовна

  • Мухаметова Амина Маратовна
  • кандидат науккандидат наук
  • 2019, ФГБОУ ВО «Казанский государственный архитектурно-строительный университет»
  • Специальность ВАК РФ05.23.05
  • Количество страниц 131
Мухаметова Амина Маратовна. Модифицированные водорастворимые эпоксигидантоиновые композиции для полимерных материалов строительного назначения: дис. кандидат наук: 05.23.05 - Строительные материалы и изделия. ФГБОУ ВО «Казанский государственный архитектурно-строительный университет». 2019. 131 с.

Оглавление диссертации кандидат наук Мухаметова Амина Маратовна

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 ВОДОРАСТВОРИМЫЕ ПОЛИМЕРЫ

1.1 Покрытия на основе водосодержащих полимеров

1.2 Водорастворимые эпоксидные полимерные композиции и покрытия на их основе

1.2.1 Водорастворимые гидантоинсодержащие эпоксидные смолы

1.3 Модификация эпоксидных композиций

1.3.1 Анализ и обоснование выбора модификаторов по теме

исследования

1.4 Цели и задачи диссертационного исследования

ГЛАВА 2 ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1 Объекты исследования

2.1.1 Эпоксидные соединения

2.1.2 Отвердители эпоксидных соединений

2.1.3 Модификаторы

2.1.4 Пигменты и наполнители

2.2. Приготовление составов и композиций

2.2.1 Получение олигомеров на основе ДМГД

2.3 Методы исследования

2.3.1 Метод динамического механического анализа (ДМА)

2.3.2 Дифференциально-сканирующая калориметрия (ДСК)

2.3.3 Инфракрасная (ИК) спектроскопия

2.3.4 Метод ядерного магнитного резонанса (ЯМР)

2.3.4 Методы исследований по методикам ГОСТ

2.3.5 Метод экстрагирования

2.3.6 Метод рефрактометрии

2.3.7 Определение эффекта Тиндаля

2.4 Статистическая обработка данных

ГЛАВА 3 ПОЛУЧЕНИЕ ЭПОКСИОЛИГОМЕРОВ НА ОСНОВЕ ДИГЛИЦИДИЛОВОГО ЭФИРА 5,5-ДИМЕТИЛГИДАНТОИНА И ОПРЕДЕЛЕНИЕ СВОЙСТВ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ ЭПОКСИГИДАНТОИНОВОЙ СМОЛЫ

3.1 Получение эпоксиолигомеров на основе диглицидилового эфира

5,5-диметилгидантоина

3.2 Определение свойств растворов эпоксигидантоиновой смолы в воде

ГЛАВА 4 ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ МОДИФИЦИРОВАННЫХ КОМПОЗИЦИЙ НА ЗАЩИТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОКРЫТИЙ

4.1 Модификация эпоксидных композиций хлорсульфированным полиэтиленом и нефтеполимерной смолой

4.2 Изучение влияния модификаторов на изменение степени конверсии эпоксигрупп методом ИК-спектроскопии

4.3 Определение технологических, деформационно-прочностных и

защитных показателей эпоксидных композиций и покрытий на основе эпоксидно-гидантоиновой смолы

4.3.1 Исследование показателей технологичности эпоксидных композиций

4.3.2 Исследование показателей влаго- и водопоглощения эпоксидных полимеров

4.3.3 Стойкость защитных покрытий на основе ЭГ-10 к агрессивным средам

4.4 Исследование влияния введения пигментов и наполнителей на защитные свойства эпоксигидантоиновых покрытий

4.5 Оценка технико-экономической эффективности

ГЛАВА 5 АНАЛИЗ И ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРСПЕКТИВНЫХ НАПРАВЛЕНИЙ ПРИМЕНЕНИЯ ЭПОКСИДНЫХ

КОМПОЗИЦИЙ НА ОСНОВЕ ВОДОРАСТВОРИМОЙ

ЭПОКСИГИДНО-ГИДАНТОИНОВОЙ СМОЛЫ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение 1 Патент Яи №2661828 С1 от 19.07.2018 «Композиция для

пропитки бетонных поверхностей»

Приложение 2 Акт внедрения разработок на ООО «Камско-Устьинский

завод строительного гипса»

Приложение 3 Соглашение о намерениях по внедрению разработок на ОАО «Проект Авангард»

Рекомендованный список диссертаций по специальности «Строительные материалы и изделия», 05.23.05 шифр ВАК

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Модифицированные водорастворимые эпоксигидантоиновые композиции для полимерных материалов строительного назначения»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. Прототипы полимерных материалов и покрытий были известны человеку еще со времен Древнего Египта (из органического и природного сырья). Однако только в середине XIX века были получены первые виды синтетических полимеров (реакциями полимеризации и поликонденсации).

В настоящее время существует огромное разнообразие полимерных материалов и покрытий, которые находят широкое применение в различных отраслях промышленности (в строительстве, машино-, авиа-, ракето- и кораблестроении и др.). Полимерные покрытия, как правило, выполняют двойную функцию: защитную от воздействия физических и химических факторов и эстетическую.

Экономическое и социальное развитие страны в значительной мере связано с развитием научных исследований, которые могут быть положены в основу необходимости проведения работ, направленных на получение таких материалов, которые способны отвечать всем современным требованиям и тенденциям, а именно: обладать комплексом свойств для выполнения различных технических задач в области промышленности и техники.

Кроме того, в связи с ужесточением экологического законодательства, возникла необходимость в разработке и увеличении производств материалов и изделий на основе водорастворимых (ВРП) и водоразбавляемых полимеров, применение которых не вызывает загрязнения окружающей среды (существенно уменьшается выброс вредных веществ в атмосферу, водоемы и пр.). Это направление эффективно реализуется при исключении или частичной замене токсичных огне- и взрывоопасных растворителей при использовании их в многочисленных технологиях получения и применения полимерных покрытий и материалов.

Одними из перспективных представителей водосодержащих полимеров являются композиции на основе водоразбавляемых и водорастворимых

эпоксидных смол, которые отличает высокая адгезия к полярным поверхностям, а следовательно и возможность их применения в качестве защитных покрытий для бетонов и железобетонов. Наибольший интерес среди водорастворимых эпоксидных смол (по показателям водорастворимости) представляет смола на основе 5,5-диметилгидантоина, которая производится на территории Российской Федерации (г. Дзержинск Нижегородской области) в опытных масштабах.

Необходимо отметить, что композиции на основе смолы этого производства, несмотря на наличие такого важного свойства, как хорошая водорастворимость, после отверждения обладают хрупкостью, имеют низкий уровень стойкости к воздействию агрессивных сред, а также невысокую водо- и влагостойкость. Следует отметить, что данные, публикуемые в литературе, весьма противоречивы. Решить данную проблему возможно путем дополнительных исследований, как самих смол (олигомеров), так и отвержденных полимеров. Основной задачей исследований является определение влияния олигомерных и полимерных модификаторов на свойства полученных композиций и полимерных материалов.

Степень разработанности. Теоретические и технологические основы получения композиций на основе водорастворимых эпоксидных смол, в том числе на основе 5.5-диметилгидантоина, изложены в работах Строганова В.Ф., Еселева А.Д., Гаврилиной С.А., Кадырова Р.Р. (Россия), Фиговского О.Л. (Израиль), Белой Э.С. (Украина), Jain R.K. и Chandra S. (Индия), Ma Chengyin, Wu Yuanxiong, Meng Jie, Tang G.-W., Huang X. (Китай), Catsiff E. H., Dee H.B., Seltzer R. (США). Несмотря на заинтересованность в таких композициях, данные по их модификации в научно-технической литературе малочисленны. В этой связи логично предположить, что направление модификации эпоксидно-гидантоиновой смолы олигомерами и полимерами является актуальным и позволит улучшить технологические и эксплуатационные свойства эпоксидных покрытий на основе водосодержащих эпоксидных композиций.

Целью диссертационной работы является исследование влияния олигомерных и полимерных модификаторов на свойства разработанных композиций на основе водорастворимой эпоксидно-гидантоиновой смолы и полимеров, обладающих повышенными эксплуатационно-технологическими свойствами.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

• получить и исследовать эпоксиолигомеры на основе диметилгидантоина (путем олигомеризации диглицидилового эфира 5,5-диметилгидантоина);

• исследовать деформационно-прочностные характеристики эпоксидных полимеров, полученных на основе этих олигомеров;

• провести модификацию композиций на основе эпоксидно-гидантоиновой смолы полимерными модификаторами, наполнителями, пигментами;

• исследовать влияние модификаторов на свойства композиций и материалов на их основе;

• разработать рецептуру модифицированной эпоксидной композиции на основе 5,5-диметилгидантоина для изготовления наливных полов;

• рассмотреть перспективные пути применения различных композиций на основе эпоксигидантоиновой смолы.

Научная новизна работы:

- установлено, что дополнительное введение с модификаторами в эпоксидную композицию полярных и реакционноспособных групп способствует усилению межмолекулярных взаимодействий (сетка физических связей) и проявлению взаимодействий компонентов (стадия формирования химических связей), что позволяет повысить термодинамическую устойчивость системы и нивелировать процессы избирательной сорбции (разделение отверждающей и смоляной частей) и обеспечивает высокую степень проникновения (пропитки) композиций при

защите бетонных поверхностей;

- впервые для гетероциклических эпоксидных смол (на примере модифицированной эпоксигидантоиновой композиции) обнаружен эффект синергизма уровня показателей по температурам стеклования, высокоэластичности, модуля упругости и тангенса угла механических потерь, обусловленный эффектом взаимной полимер-полимерной пластификации;

- впервые получены олигомер-полимерные композиции на основе эпоксигидантоиновой смолы сетчатой структуры по типу полувзаимопроникающих сеток на начальной стадии и с последующим образованием единой сетки (ВПС), что обеспечило улучшение как технологических (жизнеспособности, плотности, вязкости) в 3-5 раз, так и эксплуатационных характеристик (влаго-водостойкости, адгезии, когезии, прочности на растяжение и др.) в 1,5-3 раза.

Теоретическая и практическая значимость работы состоит:

- в научно и экспериментально обоснованном выборе в качестве модификаторов: активных разбавителей водорастворимых эпоксидных смол, полимеров (хлорсульфированного полиэтилена, нефтеполимерной смолы), которые способны повысить уровень технических и физико-механических свойств эпоксидных водосодержащих композиций и покрытий на их основе;

- в установлении условий олигомеризации и ее влиянии на растворимость эпоксидной составляющей в композициях различного назначения;

- в разработке рецептур модифицированных наполненных эпоксидных композиций для создания наливных полимерных полов и защиты бетонов различных марок, обладающих повышенным уровнем эксплуатационно-технических характеристик, по сравнению с немодифицированными ненаполненными покрытиями.

Полученные результаты работы используются в учебном процессе кафедры «Химии и инженерной экологии в строительстве» ФГБОУ ВО

КазГАСУ в курсах дисциплин «Полимерные композиционные материалы в строительстве» и «Полимерные композиционные материалы при защите от коррозии».

Композиции для наливных полов опробованы на ООО «Камско-Устьинский завод строительного гипса» в качестве наливного полимерного пола на участке цеха производства сухих штукатурных смесей.

Методология и методы исследования.

Методологической основой диссертационного исследования являются современные теоретические и технологические подходы получения модифицированных эпоксидных полимеров, в том числе на основе водорастворимых эпоксидных олигомеров. Проведение исследований осуществлялось с применением действующих ГОСТ и современных аналитических способов изучения структурных характеристик модифицированных композиций и материалов на основе эпоксидной смолы, включая инфракрасную спектроскопию, ядерно-магнитный резонанс, дифференциальную сканирующую калориметрию, динамический механический анализ, рефрактометрию и т.д. Обработка полученных экспериментальных данных осуществлялась с применением методов математической статистики.

Положения, выносимые на защиту.

- результаты олигомеризации диглицидилового эфира 5,5-диметилгидантоина;

- результаты исследования влияния олигомерных и полимерных модификаторов на основные технологические характеристики эпоксидных композиций (жизнеспособность, плотность, вязкость, показатель преломления и др.) и повышение уровня свойств защитных покрытий (влаго-и водопоглощение, стойкость к воздействию кислот и щелочей, адгезионная и когезионная прочности, твердость, прочность к удару, прочность на разрыв и др.);

- рекомендации по практической реализации результатов исследований.

Степень достоверности и апробация результатов:

Достоверность результатов, научных выводов и рекомендаций диссертационной работы обеспечиваются большим объемом экспериментальных данных, полученных современными методами исследований, корреляцией экспериментальных результатов, полученных разными независимыми методами испытаний и исследований.

Основные результаты работы докладывались и обсуждались на IV Международной конференции Российского химического общества им. Д.И. Менделеева (Москва, 2012), Всероссийских научных конференциях КазГАСУ (Казань, 2014-2019), IV Воскресенских чтениях «Полимеры в строительстве» (Казань, 2014), 19 Международной специализированной выставке «Интерлакокраска-2015» (Москва, 2015), V Международной конференции-школе по химии и физикохимии олигомеров «Олигомеры-2015» (Волгоград, 2015), Всероссийском конкурсе молодежных проектов «Инновационное развитие организаций в условиях импортозамещения» (г. Москва, 2016), V Международной конференции-школы по химической технологии ХТ'16 (Волгоград, 2016), II Международной научно-технической конференции «Современные достижения в области клеев и герметиков: материалы, сырье, технологии» (Дзержинск, 2016), XII Международной конференции-школы по химии и физикохимии олигомеров «Олигомеры-2017» (Черноголовка, 2017), конкурсах инвестиционно-венчурного фонда РТ «50 инновационных идей РТ» в номинации «Молодежный инновационный проект» (Казань, 2012, 2014-2018), VIII Международной конференции-школе по химии и физикохимии олигомеров «Олигомеры-2019» (Нижний Новгород, 2019), III Международной научно-технической конференции «Современные достижения в области клеев и герметиков: материалы, сырье, технологии» (Дзержинск, 2019) .

Работа отмечена: дипломом лауреата I Международного конкурса работ молодых ученых в рамках выставки «Интерлакокраска-2015» (Москва, 2015), дипломом лауреата I степени финала Всероссийского конкурса

молодежных проектов «Инновационное развитие организаций в условиях импортозамещения» (Москва, 2015), дипломом за второе место в конкурсе «Стендовых докладов молодых ученых» II Международной научно-технической конференции «Современные достижения в области клеев и герметиков: материалы, сырье, технологии» (Дзержинск, 2016), дипломом «50 лучших инновационных идей для Республики Татарстан» в номинации «Молодежный инновационный проект» (Казань, 2018).

Публикации:

По теме диссертации опубликовано 15 научных работ, в том числе 6 в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, 2 в индексируемых базой данных Scopus и 14 тезисов докладов на конференциях Всероссийского и Международного уровней. Получен патент РФ «Композиция для пропитки бетонных поверхностей».

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, общих выводов и рекомендаций, списка литературы из 180 наименований и приложений. Работа изложена на 127 страницах машинописного текста, включает 29 таблиц, 28 рисунков.

Автор выражает огромную благодарность научному руководителю -профессору, д.х.н. Строганову В.Ф. за ценные советы и неоценимую поддержку, а также признательность КазГАСУ и его сотрудникам (кафедрам Химии и инженерной экологии в строительстве, Физики, электротехники и автоматики), Химическому институту им. А.М. Бутлерова КФУ, КНИТУ (КАИ) за помощь при выполнении и обсуждении экспериментальных исследований, своим близким за безграничную веру и поддержку.

ГЛАВА 1 ВОДОРАСТВОРИМЫЕ ПОЛИМЕРЫ

Водорастворимые полимеры имеют большое значение благодаря тому, что их применение не вызывает загрязнения окружающей среды (существенно уменьшается выброс вредных органических веществ в атмосферу, водоемы и пр.), что связано с возможностью исключения или частичной заменой токсичных огне- и взрывоопасных растворителей при использовании их в технологиях получения и применения полимерных покрытий. В наибольшей мере актуальность их применения увеличилась в связи с ужесточением законодательства в области охраны окружающей среды. К водорастворимым полимерам, как правило, относят эфиры целлюлозы, поливиниловый спирт, полимеры акриламида, мочевино- и меламино-формальдегидные олигомеры, фенолоформальдегидные олигомеры и др. [1].

Эфиры целлюлозы в строительной отрасли широко применяются в качестве стабилизаторов воднодисперсионных красок, а также основного компонента клеев для склеивания обоев, пенопластов, фанеры и др. [2, 3]. На основе материалов из поливинилового спирта готовят стеновые панели, навесы, клеевые краски и покрытия, кровельный картон и т.д. [4].

Полиакриламид применяется в дорожном строительстве с целью упрочнения грунтов и улучшения их структуры, в качестве одного из компонентов клеев при изготовлении комбинированных материалов из металлов и полиэтилена, а также как поверхностно-активная добавка в водные растворы, которые используют при резании мрамора и др. каменных материалов [5].

Мочевино- и мочевино-меламино-формальдегидные олигомеры в виде растворов широко применяются в технике, в качестве клеев «холодного» и «горячего» отверждения при изготовлении фанеры и древесностружечных плит, деревянных конструкций, для укрепления грунтов, в производстве пластмасс (пресс-материалов, слоистых пластиков и пенопластов), лаков и

эмалей [6, 7].

Фенолоформальдегидные смолы применяют при получении клеев для соединения металлов, древесины, пластмасс и других материалов, химически стойких замазок холодного отверждения, применяемых в противокоррозионной технике для крепления керамических плиток, заделки швов между плитками и бетонными блоками [8].

Николаевым А.Ф. и Охрименко Г.И. предложена классификация водорастворимых полимеров по их практической значимости, которые они условно разделяют на три группы: полимеры, имеющие большое практическое значение, перспективные полимеры в ближайшем будущем и полимеры малоперспективные. К перспективным полимерам относят полиэтиленамин, поливиниламин, сополимеры виниламина, окисей этилена, пропилена, бутилена и ряд сополимеров на основе перечисленных полимеров. Кроме практического подхода в классификации ВРП, синтетические водорастворимые полимеры и олигомеры, учитывая их растворимость в воде и химическое строение, разделяют на две группы. К первой относят высокомолекулярные полимеры и сополимеры растворимые в воде после изготовления и применения изделий. Ко второй группе -полимеры и олигомеры, не растворяющиеся в воде после изготовления (отверждения) и в процессе их применения: мочевино-, меламино- и фенолформальдегидные смолы (олигомеры и др.). Сравнительно недавно (в конце XX столетия) ко вторым стали относить и некоторые эпоксидные смолы, например, эпоксидные смолы на основе гликолей, фенолформальдегидные смолы и др. Такие смолы достаточно широко применяют в качестве лакокрасочных покрытий, клеев, пропитывающих составов для электроизоляции и т.д.

1.1 Покрытия на основе водосодержащих полимеров

При изготовлении и использовании полимерных покрытий в различных отраслях промышленного производства (рис. 1.1) в мире ежегодно используется до 10 млн. тонн летучих органических соединений. Большая их часть при выполнении отделочных работ улетучивается и практически безвозвратно теряется, т.к. улавливание и рекуперация во многих случаях представляют собой сложные и дорогостоящие процессы [9].

□ Покрытия на основе полимеров, растворенных в неводной среде

■ Покрытия на основе полимеров, растворенных в водной среде

□ Прочие

Рисунок 1.1 - Структура производства полимерных покрытий, 2018 год

Пары растворителей, попадая в атмосферу, оказывают губительное воздействие на окружающую среду. Кроме того, учитывая их пожаро- и взрывоопасность, строго необходимо обеспечить безопасное хранение растворителей и осторожное обращение с ними. По данным Американской академии неврологии «Neurology», у людей, которые в процессе работы контактируют с красками, клеями, обезжиривающими парами, возникают проблемы с памятью и мышлением, даже десятки лет спустя после воздействия растворителей [10].

В этой связи, высокие требования, предъявляемые к безопасности полимерных композиций, накладывают ограничение на содержание растворителей и других токсичных летучих органических компонентов в рецептурах полимерных материалов и стимулируют их разработку, не наносящую вред окружающей среде и здоровью человека и обеспечивающую долговременную защиту бетонных и металлических конструкций [11-17]. Эти требования заложены в основу новой экологической политики, которая предусматривает для защиты окружающей среды от токсичных растворителей необходимость разработки и применения полимерных покрытий с низким содержанием растворителей или без растворителей, например, водоосновные покрытия. Предлагаемый подход бросает серьезный вызов всей полимерной индустрии, компаниям, которые находятся в постоянном научном поиске, несмотря на огромные затраты [18-21].

Кроме того, существенно увеличилась реальная потребность в полимерных композициях и покрытиях с низким содержанием органических растворителей или их отсутствием, применение которых не представляло бы опасности ни для окружающей среды, ни для здоровья человека, что становится возможным благодаря разработке новых водосодержащих пленкообразователей. Характеристики покрытий на их основе постоянно улучшаются, и это позволяет создавать композиции, не содержащие органических растворителей, смешиваемые на месте применения и обладающие отличными механическими свойствами и химической стойкостью, не уступающие показателям, предъявляемым к органоразбавляемым материалам. Некоторые из известных рецептур (на основе этих пленкообразователей благодаря отсутствию растворителей) рекомендованы в перечне строительных материалов для внутренних работ [22]. По оценкам экспертов, средние темпы роста рынка экологически безопасных покрытий в период до 2020 года составят 7,4%. Отмечено, что устойчиво высоким спросом на мировом рынке пользуются вододисперсные ЛКМ. Их производство преобладает в Азиатско-Тихоокеанском регионе, а

основными рынками являются Китай, Япония, Индия. Об актуальности таких материалов свидетельствует тот факт, что компании-производители «зеленых» покрытий и исследовательские институты инвестируют значительные средства в разработку экологически чистых и безопасных технологий. Цель вложений - создание экологически безопасных полимерных покрытий, не уступающих по уровню эксплуатационных свойств органорастворимым. Наиболее высокий спрос на экологически безопасные материалы отмечается в строительном и декоративном сегментах, автомобилестроении, деревообработке и производстве упаковочных материалов [23-30].

Анализ динамики изменения годовых объемов производства водосодержащих и органоразбавляемых полимерных материалов свидетельствует о существенном изменении соотношения выпускаемых покрытий в период с 2016 года в сравнении с уровнем их производства в 2012 и 2013 гг. (рис. 1.2) в пользу водосодержащих материалов.

га

<и А ю

500,00

450,00

400,00

350,00

||||||||||||||

2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018

I Водные

Органоразбавляемые

Годы

Рисунок 1.2 - Динамика изменения мирового годового объема производства водных и органоразбавляемых полимерных материалов

Экологичные водосодержащие полимерные покрытия подразделяют на водоразбавляемые и водорастворимые (рис. 1.3).

Рисунок 1.3 - Виды водосодержащих полимерных покрытий

Как видно, преобладающее число известных полимерных пленкообразователей нерастворимо в воде, и лишь небольшое число растворимых пленкообразователей образует в воде прозрачные (истинные или молекулярные) растворы. Большинство водных растворов пленкообразователей обладают различной степенью мутности, что свидетельствует о частичном их растворении и др. процессах. Например, в результате проявления гидрофобных свойств при растворении образуются ассоциаты или вторичные дисперсии. Один и тот же пленкообразователь в зависимости от химической структуры, типа заместителя или рН среды может находиться в виде молекулярного раствора, в ассоциированном виде, в состоянии коллоидного раствора или вторичной дисперсии.

Тем не менее, все виды указанных систем в той или иной мере используют для получения водоразбавляемых полимерных композиций. Наибольшее применение получили водные дисперсии полимеров и олигомеров. Это многофазные системы, в которых одна из фаз (дисперсная) состоит из макроскопических твердых или жидких частиц пленкообразователей, пигментов и других компонентов, другая (дисперсионная среда) - из жидких, не совместимых с ними веществ, главным образом воды и растворенных в ней других летучих компонентов.

В английском языке водно-дисперсионные краски называют «эмульсионными» (emulsion paint), что не совсем правильно, в немецком -более распространено название «латексные краски» (latex paint). В зависимости от степени наполнения выделяют два вида пигментированных составов: краски (paint) с ОКП > 40%, образующие матовые и полуматовые покрытия, и лаки (lacquer) с ОКП < 40% (низкопигментированные составы), образующие покрытия с повышенным блеском.

Еще несколько десятилетий назад на рынке были представлены только водно-дисперсионные краски, изготавливаемые из латексов синтетических полимеров (бутадиен-стирольный, полимеры и сополимеры винилацетата, акриловые сополимеры и др.), формирующие покрытия за счет физических процессов в естественных условиях. В настоящее время ассортимент водно-дисперсионных красок существенно расширился. Появились материалы на основе искусственных латексов: алкидные, карбамидо- и фенолформальдегидные, эпоксидные, полиуретановые и другие холодной и горячей сушки, отверждаемые не только физически, но и химическим путем, которые существенно потеснили органорастворимые составы и получили широкое признание не только в строительстве, но и в технологиях антикоррозионной защиты металлических изделий и конструкций [31].

Таким образом, спектр водосодержащих полимерных материалов достаточно широк, но наибольший объем в настоящее время занимают водно-дисперсионные композиции. Следует отметить, что водорастворимые

полимеры менее изучены, в связи с чем пока реже применяются, но представляют огромный интерес, как для исследований, так и для практического применения в различных отраслях.

1.2 Водорастворимые эпоксидные композиции и покрытия на их

основе

Впервые водные эпоксидные связующие на основе жидких, низковязких ЭС для отверждения на воздухе появились более 30 лет назад [32].

Как известно, эпоксидные смолы являются одними из основных продуктов для производства антикоррозионных покрытий, что объясняется комплексом уникальных свойств этих пленкообразователей:

• низкая вязкость, особенно в сочетании с активными разбавителями, пластификаторами и отвердителями;

• способность к отверждению при умеренных температурах, а в присутствии катализаторов - и при пониженных температурах;

• минимальная усадка в процессе отверждения, что обеспечивает низкий уровень внутренних (остаточных) напряжений в покрытиях на их основе;

• превосходная адгезия эпоксидных покрытий к различным материалам (металлам, бетону, стеклу, камню и другим) в сочетании с комплексом физико-механических свойств;

• хорошие антикоррозионные характеристики, что обусловлено их строением: наличием в структуре эпоксидных, гидроксильных, простых эфирных групп, ароматических колец [33-37].

Свойства эпоксидных композитов, в первую очередь их химическая стойкость, обусловлены сетчатой структурой, образующейся в результате химического отверждения эпоксидных смол [38-45].

Необходимо отметить, что количество публикаций по тематике водорастворимых и водоразбавляемых эпоксидных композиций гораздо меньше от их общего количества. Среди них следует отметить: работы американских [46-49], российских [50-52], немецких [53], австрийских исследователей [54].

В водоразбавляемых двухупаковочных эпоксидных материалах разбавление водой может применяться как для олигомерной основы (эпоксидные смолы), так и для отвердителей (амины, полиамины и их производные, например аминоаддукты). В рецептуре композиций, как правило, содержатся наполнители и пигменты. При их применении, особенно в материалах, содержащих воду, необходимо исключить наличие водорастворимых солей, которые могут присутствовать в минимальных количествах.

Похожие диссертационные работы по специальности «Строительные материалы и изделия», 05.23.05 шифр ВАК

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Мухаметова Амина Маратовна, 2019 год

- 39 с.

127. Афанасьева, Г.А. Производство и применение хлорсульфированного полиэтилена / Г.А. Афанасьева -ГОСНИИХЛОРПРОЕКТ. - 1989. - 71 с.

128. Резниченко, С.В. Большой справочник резинщика. Ч. 1. Каучуки и ингредиенты / С.В. Резниченко, Ю.Л. Морозов - М.: ООО «Издательский центр «Техинформ» МАИ», 2012. - C.286-292.

129. Марк, Дж. Каучук и резина. Наука и технология. Пер. с англ. под ред. А.А. Берлина и Ю.Л. Морозова./ Дж. Марк, Б. Эрман, Ф. Эйрич. -Долгопрудный: Изд. дом «Интеллект», 2011. - 768 с.

130. Шульженко, Ю.П. Полимерная кровля Курского вокзала Москвы -40 лет эксплуатации / Ю.П. Шульженко, А.Ф. Левин // Строительные материалы. - 2010. - № 5 - С. 2-5.

131. Шульженко, Ю.П. Мягкие кровли: проблемы надежности и долговечности / Ю.П. Шульженко // Кровельные и изоляционные материалы.

- 2015. - №5. - С. 23-27.

132. Busse, W.E. India Rubb / W.E. Busse, M.A. Smook // World. - 1953.

- v. 128, №3. - 348 p.

133. Гофманн, В. Вулканизация и вулканизующие агенты / В. Гофман. -М.: Химия, 1968 - 449 с.

134. Донцов, А.А. Хлорированные полимеры / А.А. Донцов, Г.Я. Лозовик, С.П. Новицкая. - М.: Химия, 1979. - 232 с.

135. Думский, Ю.В. Нефтеполимерные смолы / Ю.В. Думский. - М.: Химия, 1988. - 168 с.

136. Думский, Ю. В. Химия и технология нефтеполимерных смол / Ю. В. Думский, Б. И. Но, Г. М. Бутов - М.: Химия, 1999. - 312 с.

137. Липатов, Ю.С. Взаимопроникающие полимерные сетки / Ю.С. Липатов, Л.М. Сергеева. - Киев: Наукова думка, 1979. - 160 с.

138. Lipatov, Y.S. Phase-separated interpenetrating polymer networks / Y.S. Lipatov, T.T. Alekseeva - Berlin, Heidelberg, New York: Springer, Advances in Polymer Science, 2007. - 234 p.

139. Липатов, Ю.С. Влияние кинетики формирования взаимопроникающих полимерных сеток на их микрофазовое разделение / Ю.С. Липатов, Т.Т. Алексеева, В.Ф. Росовицкий, Н.В. Бабкина // Высокомол. соед. - 1993. - №6. - С. 652-657.

140. Уразаев, В. Полимеризационное наполнение: новые технологии / В. Уразаев // Компоненты и технологии. - 2004 - № 4. - С. 3-5.

141. Сперлинг, Л. Взаимопроникающие полимерные сетки и аналогичные материалы / Л. Сперлинг. - М.: Мир, 1984. - 327 с.

142. Сергеева, Л.М. Физикохимия многокомпонентных полимерных систем / Л.М. Сергеева, Ю.С. Липатов. - Киев: Наукова думка, 1986. - 384 с.

143. Lipatov, Yu.S. Advances Interpenetraiting Polymer Networks / Yu.S. Lipatov, L.V. Karabanova // - Lancaster. Basel: Technomik Publ. - 1994. - V. 4. -P. 191.

144. Лазарева, Т.К. Проблемы создания композиционных материалов на основе конструкционных термопластов / Т.К. Лазарева, С.Н. Ермаков, Т.П. Кравченко, В.А. Костягина // Успехи в химии и химической технологии.

- 2010. - Т. XXVI., №4 (109). - С. 58-63.

145. Индейкин, Е.А. Пигментирование лакокрасочных материалов / Е.А. Индейкин, Л.Н. Лейбзон, И.А. Толмачев - Л.: Химия, 1986. - 160 с.

146. Дринберг, А.С. Антикоррозионные грунтовки / А.С. Дринберг, Э.Ф. Ицко, Т.В. Калинская - СПб.: ООО «НИПРОИНС ЛКМ и П с О», 2006.

- 168 с.

147. Бобылев, В.А. История создания и развития эпоксидных смол в

России / В.А. Бобылев, А.Д. Еселев // Клеи. Герметики. Технологии. - 2009. -№ 4. - С. 2-7.

148. Бобылев, В.А. Современное состояние работ в области эпоксидных смол и отвердителей для клеев: производство и качество выпускаемой продукции / В.А. Бобылев, А.Д. Еселев // Клеи. Герметики. Технологии. - 2010. - № 8.- С. 17-20.

149. Бобылев, В.А. Эпоксидные материалы для бестранщейного ремонта трубопроводов / В.А. Бобылев, В.И. Корольков // Лакокрасочная промышленность. - 2010. - №5. - С.8-12.

150. Низамов Р.К., Поливинилхлоридные композиции строительного назначения с полифункциональными наполнителями: автореф. дис. док. тех. наук: 05.23.05 / Низамов Рашит Курбангалиевич. - Казань., 2007. - 43 с.

151. Строганов, В.Ф. Влияние термической активации каолина на защитные свойства водно-дисперсионных стирол-акриловых покрытий/ В.Ф. Строганов, М.О. Амельченко // Известия КГАСУ. - 2015. - №4(34). - С. 293298.

152. Строганов, В.Ф. Влияние наполнителей силикатной природы на свойства стирол акриловых покрытий / В.Ф. Строганов, М.О. Амельченко // Известия КГАСУ. - 2018. - №3(45). - С. 196-202.

153. Энциклопедия полимеров (под ред. В.А. Кабанова). Т. 2. - М.: Сов. Энциклопедия, 1974. - С. 278.

154. Энциклопедия полимеров (под ред. В.А. Кабанова). Т. 3. - М.: Сов. Энциклопедия, 1977. - С. 581-582.

155. Беллами, Л. Инфракрасные спектры сложных молекул / Л. Беллами - М.: Изд.иностр.литературы - 1963, 590 с.

156. Сергеев, Н.А. Основы квантовой теории ядерного магнитного резонанса: монография / Н.А. Сергеев, Д.С. Рябушкин. - М.: Логос, 2013. -272 с.

157. Рабек, Я. Экспериментальные методы в химии полимеров в 2-х частях. Пер. с англ. / Я. Рабек. - М.: Мир, 1983. - С. 79-81.

158. Карякина, М.И. Испытание лакокрасочных материалов и покрытий / М.И. Карякина. - М.: Химия, 1988. - С. 80.

159. Химия. Справочное руководство. ГДР. Пер. с нем. - Л., «Химия», 1975. - 576 с.

160. Строганов, В.Ф. Проблемы адгезионной прочности при склеивании высокоэнергетических субстратов / В.Ф. Строганов // Известия КГАСУ. - 2012. - №1(19).- С.118-127.

161. Stroganov, V.F. Epoxy-amine polymers obtained upon curing with adamantane diamines / V.F. Stroganov // Polymer Science. Ser.D. - 2014. - Vol.7, №2. - Р. 73-76.

162. Stroganov, V.F. Kinetics of curing of epoxy oligomers with adamantane diamines / V.F. Stroganov // Polymer Science. Ser.D. - 2014. - Vol.7, №2. - Р. 77-80.

163. Строганов, В.Ф. Эпоксидные полимеры на основе адамантана. Панорама современной химии. Успехи химии адамантана / В.Ф. Строганов, И.В. Строганов. - М.: Химия, 2007. - С.169-193.

164. Строганов, В.Ф. Водорастворимые гидантоинсодержащие эпоксидные смолы и полимеры на их основе / В.Ф. Строганов, А.М. Мухаметова, А.Д. Еселев // Клеи. Герметики. Технологии. - 2014. - №11. -С. 34-38.

165. Строганов, В.Ф. Глицидиловые производные 5,5-диметилгидантоина: синтез, получение полимеров и перспективы применения / В.Ф. Строганов, А.М. Мухаметова // Известия КГАСУ. - 2014. - №2(28). - С. 194-199.

166. Stroganov, V.F. WaterSoluble HydantoinContaining Epoxy Resins and Polymers Based on Them / V.F. Stroganov, A.M. Mukhametova, A.D. Eselev f. Polymer Science, ser. D. - 2015. - Vol.8, Iss. 4. - P. 257-260.

167. Novak, J. Epoxidharze und ihre Plastifizierung / J. Novak // Plust. Und Kautsch. - 1978. - 25, №4. - P. 209-210.

168. Наканиси, К. Инфракрасные спектры и строение органических

соединений / К. Наканиси - М.: Мир - 1965, 210 с.

169. Иржак, В.И. Сетчатые полимеры / В.И. Иржак, Б.А. Розенберг, Н.С. Ениколопян - М.: Наука - 1979, 248 с.

170. Купцов, А.Х. Фурье-КР и Фурье-ИК спектры полимеров / А.Х. Купцов, Г.Н. Жижин. - М.: Физматлит, 2001. - 656 с.

171. Гумаров, А.Х. Влияние условий формирования на кинетику отверждения и свойства покрытий на основе ХСПЭ / А.Х. Гумаров, С.Н. Русанова, Р.М. Гарипов, О.В. Стоянов // Вестник Казанского технологического университета. - 2014. - Т. 17, № 13. - С. 188-191.

172. Еселев, А. Д. Показатели качества отвердителей эпоксидных смол / А. Д. Еселев, В.А. Бобылев //Лакокрасочные материалы и их применение. -2013. - № 11. - С. 20-21.

173. Stroganov, V. F. Modification of epoxy-amine compositions on the basis of water-soluble resin / V. F. Stroganov, A. M. Mukhametova, V. I. Sundukov, E. N. Sundukova / Polymer Science, ser. D. - 2017. - Vol. 10, Iss. 3. -P. 213-216.

174. Воюцкий, С.С. Адгезия полимеров к металлам. / С.С. Воюцкий, Ю.И. Маркин // Высокомолекулярные соединения. - 1962. - Т. IV, №6. - С. 926-934.

175. Строганов, В.Ф. Модификация эпоксиаминных композиций на основе водорастворимой смолы / В.Ф. Строганов, А.М. Мухаметова, В.И. Сундуков, Е.Н. Сундукова // Клеи. Герметики. Технологии. - 2017. - №2. - С. 14-17.

176. Пат. 2661828 C1 RU, МПК C09D 5/02, C09D 163/00, C09D 125/02, C09D 123/34, C04B 41/48. Композиция для пропитки бетонных поверхностей / Строганов В.Ф., Мухаметова А.М.; заявитель и патентообладатель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский государственный архитектурно-строительный университет"- № 2017123398, заявл. 03.07.2017; опубл. 19.07.2018. - С. 7.

177. Фрейдин, А.С. Прочность и долговечность клеевых соединений / А.С. Фрейдин. - М.: Химия. - 1981, 272 с.

178. Строганов, В.Ф. Защита строительных конструкций термостойкими вспучивающимися композициями / В.Ф. Строганов, М.О. Амельченко, А.М. Мухаметова // Полимеры в строительстве: научный интернет-журнал. - 2018. - №6. - С. 102-113.

179. Амирова, Л.М. Фазовая структура и свойства олиго- и полимерных систем на основе эпоксидных олигомеров и глицидиловых эфиров кислот фосфора / Л.М. Амирова // Структ, и динамика молекуляр. систем. - М.: ИФХ. - 2000. - С. 109-110.

180. Пат. 2151161 С1 Ш, МПК С09Л63/02. Клеевая композиция для замасленных поверхностей / Амирова Л.М., Строганов В.Ф., Сахабиева Э.В., Куприянов В.Н.; заявитель и патентообладатель Казанская государственная архитектурно-строительная академия - № 98106545/04, заявл. 06.04.1998; опубл. 20.06.2000. - С. 3.

ПРИЛОЖЕНИЯ

Обратите внимание, представленные выше научные тексты размещены для ознакомления и получены посредством распознавания оригинальных текстов диссертаций (OCR). В связи с чем, в них могут содержаться ошибки, связанные с несовершенством алгоритмов распознавания. В PDF файлах диссертаций и авторефератов, которые мы доставляем, подобных ошибок нет.