АТМОСФЕРОСТІЙКІСТЬ ПАПЕРОВО-ШАРУВАТИХ МАТЕРІАЛІВ З ТОНКОШАРОВИМИ КРЕМНІЙОРГАНІЧНИМИ ПОКРИТТЯМИ

Go down

АТМОСФЕРОСТІЙКІСТЬ ПАПЕРОВО-ШАРУВАТИХ МАТЕРІАЛІВ З ТОНКОШАРОВИМИ КРЕМНІЙОРГАНІЧНИМИ ПОКРИТТЯМИ

Post by Admin on Wed Mar 14, 2018 12:31 pm

Осауленко К. В., аспірант
Київський національний торговельно-економічний університет
Україна
neprod2@knteu.keiv.ua


АТМОСФЕРОСТІЙКІСТЬ ПАПЕРОВО-ШАРУВАТИХ МАТЕРІАЛІВ З ТОНКОШАРОВИМИ КРЕМНІЙОРГАНІЧНИМИ ПОКРИТТЯМИ

Завдяки своїм цінним споживчим властивостям, матеріали на основі паперу знаходять широке використання, зокрема в складі пакувальних та конструкційних шаруватих композитів [1]. Основна їх перевага полягає у високій екологічній безпеці паперу за рахунок швидкої біодеструкції під дією оточуючого середовища. Зумовлено це особливостями складу і структури целюлози, як основного інгредієнта [2]. Тому, для успішного функціонування паперу і матеріалів на його основі потрібно реалізувати раціональне поєднання відмічених переваг з ефективним методом захисту останніх в процесі експлуатації [3].
Найбільш ефективним захисним ефектом володіють тонкошарові покриття на основі силоксанів [4]. Зокрема під дією атмосферних факторів, зумовлено це більшою енергією та, як наслідок стійкістю зв’язку Si - C у порівнянні зі С – С до дії ультрафіолетового випромінювання ті високими фізико-механічними властивостями покриттів, отриманих з кремнійорганічних полімерів та олігомерів [5].
З метою оцінки застосування таких покриттів для захисту паперово-шаруватих композитів на основі небіленої целюлози, було досліджено стабільність їх властивостей в процесі комплексної дії атмосферних факторів (волога, сонячна радіація, зміни температур, мікроорганізмів, тощо) в лабораторних і натуральних умовах [6].
Захист паперових матеріалів здійснювався як покриттями на основі промислових кремнійорганічних продуктів (олігометилсиліконат калію, поліалкілгідридсилоксани, поліалкілсилоксани, гідролізат етил силікату). З метою більш ефективного екранування гідроксильних груп в складі целюлози застосовувались також покриття на основі модифікованих метил силікатами міді і цинку олігометилсиліконату калію та тетрабутоксититан поліалкілгідридсилоксанів. Крім того, з цією метою застосовувались також двошарові покриття з адгезійними підшарами на основі гідролізатів етилсилікаиу та метилсиліконату калію з наступним перекриттям поліетилгідридсилоксаном [7].
Рівень стабільності властивостей паперових матеріалів із захисним покриттям оцінювався за показниками: змочуваності їх поверхні водою (крайовий кут змочування (Θ) град., ступенем екранування (х = к (1 – cos Θ), зміною маси, межею міцності на згін (% від початкової) та порівняльних коефіцієнта ефективності захисної дії (ПКЕЗД), що дозволяє спів ставити міцність вихідних, оброблених та протестованих матеріалів:
ПКЕЗД= ((σ²π/σ¹π))/((σ²b/σ¹b))
де: σ²π і σ¹π відповідно межа міцності на згин матеріалу з покриттям після і до тестуваннь; σ²b і σ¹b аналогічно для композиту без покриття.
Встановлено, що після 30 діб лабораторних випробувань на комплексну дію атмосферних факторів, середньоарифметичні значення крайових кутів змочування водою складають: для покриттів з промислових продуктів (6 складів) – 43.7°, модифікованих (4 склади) – 50.2° та двошарових (5 складів) – 73.2° проти 12 градусів у незахищеного матеріалу. Ступінь екранування при цьому відповідно складає 22.1, 28.9 та 56.7 відсотка.
Збільшення маси паперових композитів за такий термін випробувань складає у відсотках 47.2 для матеріалу без покриття та 32.5 – з покриттям першої групи, 27.6 – другої та 29.1 – третьої. Тобто, за даними випробувань в частині змочуваності водою та, як наслідок, її адсорбції паперовою матрицею, найбільш ефективну захисну дію проявляють кремнійорганічні двошарові покриття.
Аналогічні закономірності виявлено і при оцінці механічної міцності паперових матеріалів після дії атмосферних факторів в лабораторних умовах. Так, межа міцності на згин композита без покриття зменшується до рівня 52.2 % від вихідної (88 МПа).
Застосування покриттів з промислових силоксанів дозволяє збільшити цей показник в середньому до рівня 66.9%. Ще більш ефективне використання модифікованих метилсиліконатів калію та поліалкілгідридсилоксанів – 73.2% та двошарових покриттів – 81.7%.
Середні значення порівняльного коефіцієнта ефективності захисної дії силоксанових покриттів складають 0.64 для першої групи та 0.74 для другої та 0.78 – третьої.
Представлені результати отримані з використанням незалежних методів фізико-хімічних досліджень, дають підстави стверджувати про зв'язок в протіканні деструкційних процесів на поверхні і в глибині паперово-шаруватого композиту під час імітації комплексної дії атмосферних факторів в лабораторних умовах. А саме, покращення змочуваності супроводжується збільшенням адсорбції води, як найбільш активного деструктуючого агента, та, як наслідок, погіршення механічної міцності. Підтверджена також ефективність використання для захисту паперових матеріалів двошарових кремнійорганічних покриттів.
Дані натурних випробувань паперово-шаруватих композитів з найбільш ефективними двошаровими силоксановими покриттями в умовах помірного клімату протягом 48 місяців показали аналогічний характер зміни водо відштовхуючих властивостей їх поверхні. Значення крайових кутів змочування їх поверхні складають 52 – 58 градусів проти 26 у захищеного матеріалу, а ступінь екранування в межах 30 – 37%.
Слід відмітити, що маса композитів при цьому зменшується до рівня 1.8 – 3.2%на фоні 6.5% у матеріалу без покриття.
Підтвердженням високої ефективності застосування двошарових силоксанових покриттів слугують результати їх ІЧ – спектрального аналізу після 48 місяців натурних випробувань. Зміщення максимуму смуг поглинання характерних для зв’язку С – Н в бік більших частот не перевищує 8 см ˉ¹, а інтенсивність їх зменшується в 1.5 – 2 рази.
Наведені результати дозволяють оцінити перспективність використання кремнійорганічних тонкошарових покриттів для захисту композиційних матеріалів на основі паперу з небіленої целюлози та визначити їх найбільш ефективні склади для підвищення стійкості під дією атмосферних факторів.

Список використаних джерел
Астратов М. С., Гомеля М. Д., Мовчанюк О. М. Технологія переробки паперу і картону. Частина 1. Київ НТУУ «КПІ», 2007, 231 с.
Брок Т. Европейское руководство по лакокрасочным материалам и покрытиям [Текст]/ Т. Брок, М. Гротеклаус, П. Миньке. – М.: Пэйнт Медиа, 2004 – 548 с.
Карякина М. И. Испытание лакокрасочных материалов и покрытий. – М.: Химия, 1988. – 272 c.
Орлов Н. Ф. Кремнийорганические соединения в текстильной промышленности. [Текст]/ Н. Ф. Орлов, М. В. Андросова, Н. В. Введенский. – М.: Легкая индустрия, 1996 – 239 с.
Пащенко А. А. Кремнийорганические покрытия для защиты от биокорозии/ А. А. Пащенко, В. А. Свидерский. – Киев: Техника, 1988 – 136 с.
Примаков С. П. , Барбаш В. Н. Технологія паперу і картону . К.: ЕКМО, 2002. – 396 с.




Admin
Admin

Posts : 72
Join date : 2018-03-13

View user profile http://sychasnematerialozn.forumotion.me

Back to top Go down

Back to top


 
Permissions in this forum:
You cannot reply to topics in this forum