КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ПОКРЫТИЯ НА ИХ ОСНОВЕ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ

АННОТАЦИЯ

В статье показана разработка композиционных материалов и покрытий на их основе из местного сырья и отходов производств для защиты металлических конструкций от износа и коррозии даёт возможность эффективное снижение стоимости оборудования, затрат на противокоррозионную защиту и эксплуатационных затрат при высокой степени надежности работы и необходимой долговечности оборудования.

ABSTRACT

The article shows the development of composite materials and coatings based on them from local raw materials and industrial waste to protect metal structures from wear and corrosion, making it possible to effectively reduce the cost of equipment, the cost of anti-corrosion protection and operating costs with a high degree of operational reliability and the required durability of the equipment.

Ключевые слова: антикор, покрытия, композиционные материалы, машиностроение, коррозия, износ.

Keywords: anticorrosive, coatings, composite materials, mechanical engineering, corrosion, wear.

Повышение долговечности деталей кузова и узлов транспортно-технологических машин многофункциональным покрытием, является очень важным.

В кузовах автомобилей происходит и химическая и электрохимическая коррозия. При этом главную роль играет электрохимическая коррозия [1-3].

Антикор – на деле защиты от ржавчины задействована во всех сферах бизнеса за счёт дешевизны, качества и надежности. Антикор надежно защищает металлических поверхностей, в том числе автомобильных деталей от коррозии и износа.

Основным сырьем для производства антикора служит пленкообразователь и различные ингредиенты. Важным фактором, влияющим на качество производимых антикоррозионных покрытий, является качество используемого ингредиента, определяемое его химическим составом и технологическими свойствами.

Актуальность данной работы состоит в перспективности и высокой рентабельности заводов по производству лаков и красок, путем снижения себестоимости производимой продукции, расширения ассортимента продукции, временного повышения качества производимой продукции.

В последние годы в мировой и отечественной практике наметилась тенденция использования отходов различных производств в качестве пленкообразователя и наполнителей для получения новых эффективных антикоррозионных композиций, и покрытий на их основе. Это позволяет снизить расход материалов, значительно удешевить композиции. При этом исключается проблема дефицита сырья и появляется возможность утилизации отходов, что приводит к улучшению экологической обстановки и охране окружающей среды.

В качестве пленкообразователей использовали смесь эпоксидной смолы (ЭД-20) с госсиполовой смолой (ГС) - отход масложирового комбината [3].   

Получение покрытий в лабораторных условиях осуществляли следующим образом: отвешивается необходимое количество эпоксидной смолы и нагревается до 60-80⁰С или выдерживается в вакуум-шкафу в течение 30-40 минут для удаления воздушных пузырьков из массы полимера. После этого при тщательном перемешивании добавляются требуемое количество ГС.  При постоянном перемешивании добавляют (15 мас.ч. от веса полимера) пластификатор (ДБФ) при температуре 40-60⁰С. Время смешивания 6-8 минут. К жидкой смеси добавляют наполнитель и вновь смешивают в течение 6-8 минут (до получения однородной массы). Отвердитель (ПЭПА) добавляют перед нанесением на поверхность металла.

Пленкообразующие покрытия из не модифицированной эпоксидной смолы характеризуются низкими физико-механическими и термическими показателями. Низкая теплостойкость и ударопрочность, а также отсутствие эластичности ограничивают применение эпоксидных смол в качестве антикоррозионных и электроизоляционных покрытий. Для устранения этих недостатков в состав эпоксидной композиции вводятся модификаторы, содержащие различные реакционноспособные функциональные группы (гидроксильные, карбоксильные, карбонильные и др.), таких как фурановые соединения, которые способствуют улучшению эксплуатационных показателей эпоксидных покрытий.

Госсиполовая смола является дешевым и доступным, крупнотоннажным продуктом с уникальными свойствами. Поэтому  модификация эпоксидной смолы с госсиполовой смолой даёт возможность  повышению водостойкость и кислотостойкость покрытия. В качестве наполнителя использовали графит. Введение графита обеспечивает повышение теплостойкости и атмосферостойкости, а также износостойкость покрытия.

В таблице 1 показаны требования к свойствам госсиполовой смолы приведены.

Таблица 1.

Требования ОСТ 18-114-73 для госсиполовой смолы

В госсиполовой смоле обнаружено 12% азотсодержащих соединений, 36% продуктов превращения госсипола, сохранившего нафтольные гидроксилы и 52% жирных и оксижирных кислот в виде лактанов. В ИК – спектрах госсиполовых смол различных масложиркомбинатов наблюдается изменение степени поглощения в областях 1580, 1350, 1000 – 1490см^-1, обусловленное наличием – С = О, – СООН и – С – ОН групп [4].

В ИК – спектре поглощения госсиполовой смолы – 1,1, 6,6, 7,7 – гексаокси 3,3 – диметил – 5,5 – ди-изо-пропил – 2,2 – динафтил – 8,8 1 – диальдегид (С Н О) [4] обнаружены частоты при 3751, 3725, 3711, 3670, 3648, 3628, 3608, 3357, 2923, 2853, 1712, 1645, 1557, 1464, 1456, 1377, 1280, 1110, 967, 842 и 723 см^-1.

В таблице 2 показана характеристика госсиполовой смолы.

Таблица 2.

Характеристика госсиполовых смол

Пластификаторы добавляют в состав пленкообразующего для повышения их эластичности. Они снижают ударную вязкость, повышают жизнеспособность состава облегчают введение в него наполнителей, понижают теплостойкость и склонность к старению. В качестве пластификатора использовали дибутилфталат (ДБФ).

В качестве отвердителя нами использован полиэтиленполиамин (ПЭПА) – смесь алифатических аминов холодного отверждения.

Из рисунка видно оптимальном соотношением исходных компонентов является 1:1 (50:50). Условная вязкость по ВЗ-246 составляет 30-40 секунд (при нанесении кистью), массовая доля нелетучих веществ более 50. Если покрытия наносят распылителем вязкость составляет 18-20 секунд.

Исходное соотношение ЭД-20/ГС

Рисунок. Влияние исходных соотношений ЭД-20/ГС на условную вязкость и массовую доля нелетучих веществ композиций

Преимущества предлагаемого композиционного покрытия обосновывается тем, что использование местного сырья и отходов производств для получения антикоррозионных полимерных покрытий многофункционального назначения даёт возможность эффективное снижение стоимости оборудования, затрат на противокоррозионную защиту и эксплуатационных затрат при высокой степени надежности работы и необходимой долговечности оборудования [6-8].   

Таким образом, при исследовании структурообразования в разработанных покрытиях, обнаружено, что причина образования дефектов в поверхностном слое покрытий обусловлено специфической структурообразования в растворах олигомеров, состоящей в том, что молекулы с большей молекулярной массой образуют ассоциаты с упорядоченной структурой, выполняющие роль центров структурообразования.

Список литературы:

1. https://abs-magazine.ru/article/pochemu-rzhavejut-avtomobilnye-kuzova-nemnogo-teorii-i-strashnaja-skazka-na-noch Почему ржавеют автомобильные кузова // «АБС Авто»  декабрь 2015, - С.12-27.
2. Utracki L.A., Wilkie C.A. Polymer Blends Handbook. Springer; Dordrecht, The Netherlands: 2014. 1–122. pp.
3. Cкадынь А.И., Технология антикоррозионной защиты автомобилей антикоррозийным покрытием Krown (краун) T40, Международная научно-техническая конференция «Актуальные проблемы развития судоходства и транспорта в Азиатско-Тихоокеанском регионе» (2019), -С.187-192.
4. Аллаеров Э.Ш. Исследование и применение госсиполовой смолы и ее производных в эластомерных композициях: Дис. … канд техн.наук. – Ташкент: , 1989. -165 с.
5. Фатхуллаев Э., Джалилов А.Т., Минскер К.С., Марьин А.П. Комплексное использование вторичных продуктов переработки хлопчатника при получении полимерных материалов. – Ташкент, Фан, 1988. – 143 с.
6. Жовлиев С.С., Негматов С.С., Абед Н.С. Полимерные композиционные материалы // Композиционные материалы-Т. 2015, №2, - С.93-94.
7. Жавлиев С.С., Негматов С.С., Абед Н.С., Улмасов Т.У., Сатторов А.Р. Исследование и разработка вибропоглощающих композиционных полимерных материалов и покрытий на их основе // Композиционные материалы-Т. 2018 №1 С.42
8. Жовлиев С.С., Негматов С.С., Абед Н.С., Ульмасов Т.У., Бозорбоев Ш.А., Эминов Ш.О. Вибропоглощающие композиционные полимерные материалы и методики исследования их демпфирующих и физико-механических свойств // «Перспективы развития композиционных и нанокомпозиционных материалов» 2016 №1,- С.26-28.