Розробка модифікованих композиційних покриттів на поліорганосилоксановій основі для захисту магістральних трубопроводів - Автореферат

Лакофарбові матеріали і покриття на кремнієорганічній (поліорганосилоксановій) основі набули широкого використання в багатьох галузях промисловості. Підвищення властивостей кремнієорганічних покриттів, особливо, міцності під час удару та діелектричної суцільності, можна досягти науковообгрунтованим введенням у склад кремнієорганічних матриць мінеральних наповнювачів різної структури, з наступною механічною та додатковою ультразвуковою обробкою композицій. Модифікація мінеральнонаповнених композицій на основі поліметилфенілсилоксану поліуретановими системами дає можливість створити покриття з підвищеною еластичністю та низькими внутрішніми напруженнями. Робота виконувалась в лабораторії сертифікаційних випробувань протикорозійних ізоляційних покрить магістральних трубопроводів ФМІ НАН України, в рамках бюджетних тем "Розробка прискорених методів оцінки ресурсу захисних покриттів нафтогазопроводів та резервуарів" (№ Держреєстрації 0140004529) та "Підвищення ресурсу обладнання газокомпресорних станцій магістральних трубопроводів за рахунок створення і застосування нових поліуретан-кремнієорганічних наповнених покриттів" (№ Держреєстрації 0104V004526) Державної науково-технічної програми "Проблеми ресурсу і безпеки експлуатації конструкцій, споруд та машин" (“РЕСУРС”), в яких здобувач була виконавцем. Наукова новизна одержаних результатів: Встановлено синергетичний ефект впливу мінеральних наповнювачів різної природи - оміакарбу та камяновугільної золи на структуру та характеристики кремнієорганічних композиційних матеріалів і покриттів;У першому розділі представлено огляд літератури щодо впливу кремнієорганічної матриці, мінеральних наповнювачів, олігомерно-полімерних модифікаторів і каталізаторів "холодного" тверднення на процеси структурування і характеристики термостійких кремнієорганічних композиційних покриттів. Аналіз літературних джерел показав, що використання поліорганосилоксанів, як основи (матриці) композицій, дозволяє отримувати матеріали і покриття з високими фізико-механічними, ізоляційними і протикорозійними параметрами, термостабільністю, водо - та хімічною тривкістю. Встановлено, що застосування різнодисперних мінеральних наповнювачів - камяновугільної золи та оміакарбу для приготування композиції підвищують показники гель-фракції, знижують внутрішні напруження та втрату маси кремнієорганічних матеріалів. Спостерігали підвищення комплексу фізико-механічних і діелектричних параметрів мінерально наповнених кремнієорганічних покриттів, зокрема, міцності під час удару до 8,5 Дж та термостійкості до 262 0С за концентрації оміакарбу в межах 19…21 мас. ч. в композиції (рис.1), (Деклараційний патент України, (11) UA № 16276 CO8L 83/04 (2006/01), CO9D 183/04). Дослідження кінетики тверднення композитів на кремнієорганічній матриці з різними мінеральними наповнювачами підтвердили, що оптимальною швидкістю структурування характеризуються композиції з камяновугільною золою та оміакарбом.Встановлено закономірності впливу мінеральних наповнювачів та олігомерно-полімерних модифікаторів на структурування та фізико-механічні, діелектричні та протикорозійні параметри композиційних матеріалів та покрить на основі поліметилфенілсилоксанового лаку КО-921. Встановлено, що поліепоксидні та поліуретанові модифікатори, а також амінні та оловоорганічні каталізатори забезпечують "холодне" зшивання поліметилфенілсилоксанової матриці та її систем з мінеральними наповнювачами, утворюючи ефективні композиційні матеріали і покриття. Дослідження кінетики тверднення та ІЧ-спектри показали, що поліметилфенілсилоксанова матриця вступає в реакції хімічної взаємодії з поліольними та ізоціанатними компонентами поліуретанової системи ALFAPUR SZ 1040 P та на основі цього розроблено мінерально наповнені кремнієорганічно-уретанові покриття, з підвищеною еластичністю, діелектричною суцільністю та низькими внутрішніми напруженнями. Встановлено позитивний синергетичний ефект впливу мінеральних наповнювачів різної природи - оміакарбу та камяновугільної золи на структуру на характеристики кремнієорганічних композиційних матеріалів і покриттів. На основі цих досліджень розроблено композиційні покриття з щільно упакованою структурою наповнювачів з високою міцністю під час удару 8,5 Дж, які запатентовано і впроваджено в практику.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Встановлено закономірності впливу мінеральних наповнювачів та олігомерно-полімерних модифікаторів на структурування та фізико-механічні, діелектричні та протикорозійні параметри композиційних матеріалів та покрить на основі поліметилфенілсилоксанового лаку КО-921. На основі цих досліджень розроблено нові термостійкі кремнієорганічні та кремнієорганічно-уретанові покриття з покращеними ізоляційними і протикорозійними властивостями.

Розроблено пристрій та методику для визначення імпедансних характеристик покрить. Створено пристрій для контролю готовності мінеральних наповнювачів для приготування кремнієорганічних композицій.

1. Встановлено, що поліепоксидні та поліуретанові модифікатори, а також амінні та оловоорганічні каталізатори забезпечують "холодне" зшивання поліметилфенілсилоксанової матриці та її систем з мінеральними наповнювачами, утворюючи ефективні композиційні матеріали і покриття.

2. Встановлено, що підвищення температури тверднення композицій на основі кремнієорганічної матриці пришвидшують процеси їх структурування.

Дослідження кінетики тверднення та ІЧ-спектри показали, що поліметилфенілсилоксанова матриця вступає в реакції хімічної взаємодії з поліольними та ізоціанатними компонентами поліуретанової системи ALFAPUR SZ 1040 P та на основі цього розроблено мінерально наповнені кремнієорганічно-уретанові покриття, з підвищеною еластичністю, діелектричною суцільністю та низькими внутрішніми напруженнями.

Встановлено позитивний синергетичний ефект впливу мінеральних наповнювачів різної природи - оміакарбу та камяновугільної золи на структуру на характеристики кремнієорганічних композиційних матеріалів і покриттів. На основі цих досліджень розроблено композиційні покриття з щільно упакованою структурою наповнювачів з високою міцністю під час удару 8,5 Дж, які запатентовано і впроваджено в практику.

Встановлено, що структурування мінерально наповнених кремнієорганічних композицій під дією механо-хімічної та ультразвукової обробки значно покращує характеристики ізоляційних матеріалів і покриттів;

Розроблено пристрій для контролю готовності мінеральних наповнювачів для приготування кремнієорганічних композицій методом визначення їх діелектричної суцільності.

Створено електрод та розроблено методику вимірювання ємності та опору протикорозійних покриттів в лабораторних та експлуатаційних умовах, запатентовано та впроваджено в практику.

Роботи, опубліковані на тему дисертації

1. Стефан В.П., Непріла М.В., Черватюк В.А. Вплив поліестерних та ізоціанатних компонентів на процес тверднення кремнієорганічних композицій // Фізико-хімічна механіка матеріалів. - 2006. - № 6. - С 123-124.

2. Л. Голушкова, І. Галань, М. Непріла, О. Гулай. Вплив поліестерних та ізоціанатних складових на наростання відносної вязкості поліуретанових композицій в процесі їх полімеризації // Вісник Терноп. ДТУ - 2006. - № 1 - 31 с.

3. Маруха М., Гнип І. Протикорозійні температуротривкі кремнієорганічні покриви з ущільненими мінеральними наповнювачами // Фізико-хімічна механіка матеріалів. - 2004. - № 1. - С.75.

4. Гнип І. П, Непріла М.В., Личковський Е.І. Електрод для експрес - вимірювань омічних та імпедансних характеристик захисних покривів трубопроводів // Фізико-хімічна механіка матеріалів. - 2006. - № 5. - С.98 - 102.

5. Гнип І. П, Маруха М. В, Ратушна М.Б. Методичні аспекти вимірювань електрохімічних характеристик захисних покривів на металоконструкціях в експлуатаційних умовах // Вісник НТУ „ХПІ”. „Хімія, хімічна технологія і екологія”. - 2005. - № 16. - с.52-55.

6. Стефан В.П., Маруха М.В., Завербний М.Д. Сучасні антикорозійні матеріали і технології для захисту магістральних трубопроводів // XVI Відкрита науково-технічна конференція молодих науковців і спеціалістів ФМІ НАНУ, матеріали конференції КМН-2001 16-18 травня 2001. - С 25-28.

7. М.В. Непріла. Характеристики кремнієорганічно-уретанових композиційних матеріалів та покривів. // Фізико-хімічна механіка матеріалів. - 2007. - № 6. - С.61-64.

8. Електрод для вимірювання електрохімічних характеристик захисних покриттів / Гнип І.П., Непріла М.В., Мерцало І.П. // Деклараційний патент України UA № 12978 Бюлетень №3 від 15.03. 2006 р.

9. Кремнієорганічна композиція для протикорозійного термотривкого покриття / І. П Гнип., М. В Непріла., І.Ф. Сіренко, В.І. Блохін // Деклараційний патент України, UA № 16276 Бюлетень №8 від 15.08. 2006 р.