Ізоляційні характеристики композиційних кремнійорганічних матеріалів і покриттів на їх основі. Вплив органічних і неорганічних модифікаторів на структурування композиційних матеріалів. Протикорозійні властивості кремнійорганічних композиційних матеріалів.
Аннотация к работе
Серед сучасних матеріалів, здатних формувати високоефективні захисні покриття, особливо перспективними є кремнійорганічні композити. Більшість з них мають поліфункціональний характер: виконуючи роль захисних шарів, вони в той же час надають покриттям специфічні властивості, а саме гідрофобність, хімічну інертність, біостійкість, термостійкість при достатньо високих фізико-механічних параметрах. Модифікація кремнійорганічних композитів сприяє підвищенню фізико-механічних та техніко-експлуатаційних параметрів, в першу чергу ізоляційних і протикорозійних властивостей, що дозволяє використовувати кремнійорганічні захисні покриття в складних умовах експлуатації, де механічні та термічні навантаження суміщаються з дією агресивних середовищ. Г.В.Карпенка НАН України, де здобувач була виконавцем науково-дослідних робіт Держбюджетної теми НД-42/127 “Створення композиційних лакофарбових покриттів для захисту металоконструкцій від корозійно-механічного руйнування, біокорозії та біообростання в морських і грунтових середовищах” (№ 0195U030636), проекту 05.52.12/309-93 “Розробка технології і обладнання для ізоляції труб спіненим поліуретаном” науково-технічної програми “Протикорозійний захист металофонду України” (№ 0195U006189). Обгрунтованість та достовірність наукових положень і висновків, сформульованих в дисертації, забезпечено коректною постановкою завдань досліджень та вибором ефективних методів досліджень, регламентованих вимогами до протикорозійної ізоляції трубопроводів, резервуарів та металоконструкцій (ГОСТ 25812-83); несуперечливістю та узгодженням результатів автора з даними, наведеними в літературі і отриманими при дослідно-промисловій перевірці.У першому розділі представлено огляд літератури про характер впливу кремнійорганічної матриці, мінеральних наповнювачів, полімер-олігомерних модифікаторів, каталізаторів тверднення на процеси структурування і властивості протикорозійних термостійких кремнійорганічних композиційних покриттів. Аналіз наведених літературних джерел показує, що використання кремнійорганічних полімерів (поліорганосилоксанів) як основи (матриці) композицій протикорозійного призначення дозволяє отримувати покриття з високими фізико-механічними властивостями, термостабільністю, хімічною та біологічною тривкістю, атмосферостійкістю, електроізоляційними і захисними параметрами. Як полімерна основа досліджуваних композиційних систем використовувався поліметилфенілсилоксановий лак КО-921, каталізатори тверднення - амінні (диетиламін ДЕА, амінопропілтриетоксисилан АГМ-9), силазанові (поліметилвінілсилазан КТ-30, поліметилсилазан МСН-7, поліметилфеніл-боросилазан МФСН-Б), титанорганічні (полібутилтитанат ПБТ) сполуки, модифікатори - епоксидна смола ЕД-20 та дифурфуролацетон ДФА, як мінеральні наповнювачі - оксиди заліза, титану, алюмінію, хрому, природні алюмосилікати (тальк, бентоніт, каолін, циркон) та відходи виробництва (попіл-винос Бурштинської ДРЕС та боросилікатне скло). Термічне тверднення композитів “лак КО-921 - мінеральний наповнювач” проводили в муфельній печі 2 год. при температурі 180 ОС, 2 год. при 200 ОС та 2 год. при 220 ОС. Ізоляційні характеристики композиційних кремнійорганічних матеріалів і покриттів на їх основі, в тому числі систем “метал-покриття”, визначали як комплекс факторів, виходячи з вимог до ізоляції сталевих магістральних і комунальних трубопроводів, резервуарів і металоконструкцій.Виходячи з потреб нафтогазового та теплоенергетичного комплексів у нових ефективних матеріалах для протикорозійного захисту трубопроводів, резервуарів та металоконструкцій, визначено обєкт досліджень - композиційну систему “кремнійорганічна матриця (поліметилфенілсилоксановий лак КО-921) - мінеральний наповнювач - епоксидний модифікатор - амінний каталізатор”, придатну для створення термостійких матеріалів і покриттів з покращеними фізико-механічними, ізоляційними і протикорозійними параметрами. Показано, що модифікація кремнійорганічного лаку КО-921 епоксидною смолою ЕД-20 в кількості 20…25 % мас. підвищує адгезію покриттів до сталевої поверхні від 3,0 до 9,1 МПА та забезпечує при 20±5 ОС утворення кремнійорганічно-епоксидного композита зі зниженим водопоглинанням (2,5…2,7 % мас. за 500 год.) та термостабільністю (температура початку термодеструкції - 305…310 ОС). Отримано нові кремнійорганічно-фуранові композити на основі лаку КО-921 та дифурфуролацетону (оптимальний вміст ДФА 7 % мас.) з підвищеною хімічною стабільністю (втрата маси в 5 %-них розчинах NAOH та HCL за 1000 год. не перевищує 1 % мас.) при збереженні ударної міцності 3,5 Дж та високої термотривкості (температура початку термодеструкції - 390 ОС). Експериментально встановлено, що оптимальними каталізаторами “холодного” (20±5 ОС) структурування є аміно-кремнійорганічні твердники поліметилвінілсилазан КТ-30 та поліметилсилазан МСН-7, які забезпечують максимальний ступінь структурування (80…82 % мас.), твердість (0,42…0,50 відн. од.), хімічну тривкість (втрата маси 1,3…2,8 % мас. у 5 %-них р-нах HCL та NAOH за 800 год.) та