Сб. тезисов Наукоемкие технологии 14-16 октября 2015

Как видно по результатам испытаний, неорганический пигмент позволяет получать более твердые покрытия за короткое время.

Для подтверждения долговременности использования были проведены испытания по определению адгезии в комплексной системе, где использовались базовый лак-грунт, пигментированный лак и финишное покрытие. Определение адгезионной прочности про-

водилось на адгезиметре Neurtek Adhesion tester KN-10 (табл. 3).

Таблица 3

Комплексная адгезия

Адгезионная прочность системы покрытий в первом случае в 4 раза больше, чем во втором. При испытании на приборе отслоение произошло по базовому лаку.

Список литературы

БабкинО.Э., БабкинаЛ.А. Лаки УФ-отверждения // ЛКМ и их применение. 2009. № 5. С.33–35.

УДК 667 О. Э. Бабкин, О. А. Летунович, И. В. Седова

Санкт-Петербургский государственный институт кино и телевидения, Санкт-Петербург, РФ e-mail: sedova-1994@mail.ru

АЛКИЛИРОВАННЫЕ АЛКИДЫ В КОМПОЗИЦИЯХ УФ-ОТВЕРЖДЕНИЯ

Аннотация. Работа посвящена изучению возможности использования УФ-отверждения для получения полимерных покрытий из отечественного сырья и влиянию ингредиентов композиции на физикомеханические свойства покрытия.

Ключевые слова: УФ-отверждение, винилированные алкиды, масла.

© Бабкин О. Э., Летунович О. А., Седова И. В., 2015.

41

Алкилированные алкиды получают модификацией алкидов виниловыми мономерами. Этот процесс необходим для улучшения физико-механических свойств покрытий [1]. Благодаря присутствию в составе алкидов двойных С=С связей их можно использовать в композициях ультрафиолетового отверждения (УФ-отверждения) [1].

55% 45%

Так же основным материалом для изготовления масляных лаков, олиф, масляных красок и эмалей являются жиры растительного происхождения (масла), примерный процентный состав некоторых из них приведен в таблице.

Процентное содержание типов жирных кислот в некоторых маслах

Масла отличаются друг от друга количеством двойных связей, число которых определяется содержащимися в составе непредельными кислотами [2].

В процессе синтеза винилалкидного олигомера его молекулярную массу можно изменять двумя способами. Если заменять одно масло на другое, то будет меняться количество двойных связей в алкилированном алкидном олигомере, а следовательно, будет изменяться его вязкость. Но можно сохранять количество двойных связей, изменяя вязкость количеством винилтолуола.

Список литературы

1.ПаттонТ.К.Технология алкидных смол / под ред. К. П. Беляевой. М.: Химия, 1970. С. 101– 103.

2.Сатира И. Н. Лакокрасочные материалы, сырье и полупродукты. М.: Государственное научно-техническое издательство химической литературы, 1961. С. 151–152.

42

УДК 778.38 А. И. Соловьева, О. Э. Бабкин, А. В. Жданова

Санкт-Петербургский государственный институт кино и телевидения, Санкт-Петербург, РФ e-mail: alenka_neskazhu@list.ru

УФ-ОТВЕРЖДАЕМЫЕ КОМПОЗИЦИИ ДЛЯ КОПИРОВАНИЯ ДИФРАКЦИОННЫХ ОПТИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ

С ХАЛЬКОГЕНИДНЫХ СТЕКОЛ

Аннотация. Разработаны составы фотополимерных композиций (ФПК), приготовлены и исследованы ФПК доступными методами, получены копии дифракционных решеток, проведено сравнение разработанных составов ФПК по свойствам с композицией ОКМ-2, используемой в настоящее время на производстве.

Ключевыеслова:фотополимерная композиция, дифракционные оптические элементы, халькогенидное стекло.

Дифракционные оптические элементы (ДОЭ) – это оптические элементы с амплитудными и/или фазовыми дифракционными структурами на поверхности. ДОЭ находят широкое применение в оптике, спектроскопии, лазерной технике, оптоэлектронике и т. д.

Одновременно с появлением ДОЭ встал вопрос о возможности их копирования. Благодаря активному развитию светочувствительных полимеров стало возможным использование их в качестве регистрирующих сред для копирования оптических элементов [2].

В лабораторных условиях были получены четыре состава ФПК на основе полиэфиракрилата и мономеров различной функциональности. Были проведены измерения динамической вязкости, реакционной способности, микротвердости, поверхностного натяжения и поверхностной энергии полученных образцов ФПК [1].

Копирование дифракционных решеток (ДР) осуществлялось контактным способом с дифракционной решетки (частота = 1700 л/мм, глубина ≈ 275 нм), изготовленной на халькогенидном стекле (ХГС) [3; 4].

По данным, полученным экспериментально, можно сделать вывод, что реакционная способность у лабораторных образцов выше, чем у производственного образца, в несколько раз. Остальные показатели примерно равны по значению ОКМ-2. Все испытуемые ФПК могут быть применены для копирования ДР, экспериментальное значение глубины рельефа для пропускающей копии ДР при полученном значении дифракционной эффективности (ДЭ) – 6,4% для копий, полученных лабораторными ФПК, составляет примерно 233 нм, когда у копии, полученной производственным образцом при ДЭ = 5,7%, глубина рельефа ≈ 220 нм. Для копирования ДР с высокой частотой штрихов нужно модифицировать составы ФПК.

Список литературы

2.Бабкин О. Э. Полимерные покрытия УФ-отверждения: учеб. пособие. СПб.: СПбГУКиТ, 2012. 47с.

3.Бабкин О. Э. 3D макетирование: технологии, оборудование, материалы: монография. СПб.: СПбГУКиТ, 2013. 98 с.

4.Способ изготовления копий дифракционных оптических элементов: пат. RU 2030770 / Стрежнев В. А., Камардин Ю. В., Давлетшина З. Ю., Восковцова Л. М.; заявитель

© Соловьева А. И., Бабкин О. Э., Жданова А. В., 2015.

43

и ­патентообладатель: Научно-производственное объединение «Государственный институт прикладной оптики». URL: http://www.findpatent.ru/patent/203/2030770.html (дата обращения: 27.08.2015).

5. Борисова З. У. Халькогенидные полупроводниковые стекла. М.: Мир, 2009. 344 с.

УДК 624.21 И. А. Сусоров

ООО «Гидроизоляционные материалы», Санкт-Петербург, РФ e-mail: igansus@mail.ru

Н. В. Данилова

ОАО «Кронос СПб», Санкт-Петербург, РФ

Т. А. Романова, Я. А. Годзиковская

ОАО «ВНИИЖТ», Москва, РФ

ПОлимочевинная грунт-эмаль для антикоррозионной защиты металлических

и железобетонных мостовых конструкций

Аннотация. Приведены результаты разработки полимочевинной влагоотверждаемой грунт-эмали «Кронос-Бридж» и данные исследований ее характеристик и свойств образующихся покрытий, предназначенных для антикоррозионной защиты металлических и железобетонных пролетных конструкций железнодорожных мостовых сооружений.

Ключевые слова: антикоррозионная защита, полимочевина, влагоотверждаемая грунт-эмаль, мостовые пролетные конструкции.

Надежность и долговечность мостовых конструкций и сооружений во многом определяются качеством выполнения всех технологических операций процесса антикоррозионной защиты, которые выполняются как на заводе-изготовителе металлоконструкций для вновь создаваемых мостов, так и на строительной площадке при перекраске металлических и железобетонных мостов, находящихся в длительной эксплуатации [1].

Наряду с методом электрохимической защиты металлических пролетных мостовых конструкций и сооружений одним из способов их антикоррозионной защиты является метод окрашивания, создающий лакокрасочное или полимерное изолирующее покрытие, который в настоящее время применяется на более чем 95% эксплуатируемых и вновь строящихся железнодорожных мостах [2]. Для защиты железобетонных мостовых конструкций данный метод является единственно возможным [3], и существует достаточно большое количество лакокрасочных двухкомпонентных систем для этих целей.

Учитывая предъявляемый комплекс требований автодорожников и железнодорожников к лакокрасочным защитным мостовым покрытиям, которые в большинстве случаев близки [4; 5], в ОАО «Кронос СПб» совместно со специалистами ООО «Гидроизоляционные материалы» и ОАО «ВНИИЖТ» разработана влагоотверждаемая грунт-эмаль «Кронос-Бридж» (ТУ 2312-155-20504464-2013), состоящая из двух компонентов, смешиваемых непосредственно перед нанесением при соотношении: Компонент «А» : Компонент «Б» = 4–5:1. Время жизнеспособности смеси при температуре (23±2) °С – не менее 6,0 ч.

© Сусоров И. А., Данилова Н. В., Романова Т. А., Годзиковская Я. А., 2015.

44

Компонент «А» представляет собой 45–65%-й раствор уретанового форполимера с массовой долей NCO-групп 4–5% в смеси ароматических растворителей.

Компонент «Б» представляет собой пигментную пасту со степенью перетира не более 40 мкм. Для получения темных покрытий, толерантных к воздействию УФ-излучения, при получении компонента «А» используется ароматический полиизоцианат. Светлые цвета

ипастельные тона получают при использовании для синтеза компонента «А» алифатического полиизоцианата.

После смешивания компонентов «А» и «Б» и нанесения полученной смеси на защищаемые поверхности полимочевинное защитно-декоративное покрытие формируется за счет отверждения уретанового форполимера влагой воздуха и водой, содержащейся вкомпоненте «Б».

Покрытие «Кронос-Бридж» прошло комплексный цикл испытаний в ОАО «ВНИИЖТ»

иЦентре ИССО ОАО «РЖД», полностью отвечает предъявляемым требования и включено в нормативно-разрешительную документацию ОАО «РЖД» для окраски эксплуатируемых железнодорожных мостов со сроком службы защитного покрытия не менее 10 лет (техно-

логические регламенты ТТР 069-20504464-2013; ТТР 070-20504464-2013).

Список литературы

1.Овчинников И. Г. и др. Защита от коррозии металлических и железобетонных мостовых конструкций методом окрашивания. – Саратов: Кубик, 2014. 504 с.: ил.

2.Кабанов Е. Б. и др. Комплексная защита металлических пролетных строений мостов // Мир дорог. 2010. № 48. с. 61.

3.Овчинников И. Г. и др. Защита от коррозии металлических и железобетонных мостовых конструкций методом окрашивания // Промышленные покрытия. 2014. № 7. с. 74–77.

4.СТО 01393674–007–2011.Защита металлических конструкций мостов от коррозии методом окрашивания. М.: ОАО «ЦНИИС» ГК «Транстрой», 2011. 54 с.

5.Технологические указания по окраске металлических конструкций железнодорожных мостов. М.: ОАО «ВНИИЖТ» ОАО «РЖД», 2012. 124 с.

УДК 678.026.34 И. А. Сусоров, Ю. Л. Бузинер

ООО «Гидроизоляционные материалы», Санкт-Петербург, РФ e-mail: igansus@mail.ru

Г. С. Рояк, В. С. Добкин

ОАО «ЦНИИС», Москва, РФ e-mail: dobkinvs@tsniis.com

Основные характеристики напыляемого полимочевинного покрытия «Петромаст 21»

для гидроизоляции и антикоррозионной защиты транспортных конструкций и сооружений

Аннотация. Получение качественных изоляционных покрытий с высокими эксплуатационными характеристиками, сохраняющимися в течение длительного времени, – один из наиболее важных факторов, гарантирующих надежность и продолжительный срок службы различных конструкций и сооружений [1].

Ключевые слова: напыляемая полимочевинная мастика, антикоррозионная и гидроизоляционная защита, искусственные транспортные конструкции и сооружения.

© Сусоров И. А., Бузинер Ю. Л., Рояк Г. С., Добкин В. С., 2015.

45

Впоследние десятилетия существенно возросли требования со стороны заказчиков

ккачеству и долговечности гидроизоляционных и антикоррозионных материалов и покрытий на их основе, предназначенных для защиты железобетонных и металлических искусственных транспортных конструкций и сооружений. Особенно это касается таких ответственных объектов, как мосты, эстакады, виадуки, путепроводы (защита ортотропных плит и балластных корыт). Это ведет к неуклонному сокращению объема использования традиционных изоляционных материалов на битумной основе и переходу на применение современных полимерных мастичных композиций, наносимых прогрессивным методом безвоздушного напыления [2; 3].

Наиболее полно из двухкомпонентных напыляемых мастик основному требованию – обеспечению устойчивости к влиянию разрушительного воздействия внешних агрессивных факторов на транспортные конструкции и сооружения при надежном сохранении эксплуатационных параметров покрытий во времени – отвечают полимочевинные, полиуретановые и их «гибридные» системы – полимочевинуретановые. Ни один класс других пленкообразователей не обладает таким многообразием свойств, которые позволяют получать изоляционные покрытия с широким диапазоном заданных характеристик [4; 6].

Учитывая весь комплекс требований, предъявляемых к изолирующим покрытиям при строительстве и эксплуатации мостовых конструкций и сооружений, в ООО «Гидроизоляционные материалы» разработано гидроизоляционно-антикоррозионное защитное покрытие «Петромаст 21» (ТУ 5775-002-11170515-2014), представляющее собой монолитный эластомер в виде бесшовной пленки со 100%-м сухим остатком, формирующийся на защищаемой поверхности в результате напыления двухкомпонентной высокореакционной полимочевинной мастики «Петромаст 21» (объемное соотношение между NCO-компонентом

и NH2-компонентом 1:1; время жизнеспособности смеси компонентов 5–10 с; плотность покрытия 1,15–1,20 г/см3; адгезия к стальной поверхности – не менее 5,0 МПа).

Отсутствие летучих растворителей в составе исходных компонентов обеспечивает не только экологичность применяемой технологии нанесения мастики, но и отсутствие усадки и внутренних напряжений в образующемся полимерном покрытии, обладающем превосходными барьерными свойствами, устойчивым к комплексному воздействию атмосферных, химических, температурных и механических факторов и обеспечивающем надежную гидроизоляционную защиту на срок не менее 30 лет. Характеристики покрытия «Петромаст 21» полностью отвечают требованиям ГОСТ 26589-94, и оно включено в нормативно-разрешительную документацию ГК «Трансстрой».

Список литературы

1.НПК «СпецПолимер» – синтез современных технологий и профессионализма // Строительные материалы. 2006. № 5. С. 26–28.

2.ЛобановскийВ.Д., ЕрмаковА.В.Современные методы защиты строительных конструкций, зданий и сооружений и технологического оборудования от коррозии // Коррозия Территории Нефтегаз. 2006. № 3 (5). С. 24–25.

3.Гоц В. Л., Ларин А. В. Современное окрасочное оборудование. Методы распыления. М.: Пэйнт-Медиа, 2005. 174 с.: ил.

4.ДувакинаО.В.Защитные покрытия на основе полимочевин. Основные свойства и применение в промышленности и строительстве // Полиуретановые технологии. 2005. № 1. С. 30.

5.РоякГ.С.и др. Полиуретановые композиции в транспортном строительстве // Транспортное строительство. 2002. № 3. С. 19–20.

6.Zubielewicz M., Gnof W. Антикоррозионные лакокрасочные покрытия нового поколения // Промышленная окраска. 2006. № 2. С. 13–14.

46

Управление электрическими свойствами композиционных материалов

Аннотация. В данной работе обоснована концепция управления электрическими характеристиками композитов путем модифицирования кислотно-основных свойств поверхности твердотельных компонентов.

Ключевые слова: композит, поверхность, проводимость, диэлектрическая проницаемость.

Полимерные композиционные материалы с определенными электрическим свойствами используются в традиционной электронной технике, печатной электронике в качестве «умных материалов». Управление свойствами композитов возможно регулированием как концентраций и объемных характеристик компонентов, так и межфазных процессов с участием поверхности твердого тела, которое в рамках научной школы чл.-корр. В.Б. Алесковского можно представить как совокупность остова и активных центров различной природы.

В данной работе предложена и обоснована концепция управления электрическими характеристиками композитов путем модифицирования кислотно-основных свойств поверхности твердотельных компонентов физическими, физико-химическими и химическми методами. Выявлена количественная взаимосвязь между кислотно-основными свойствами поверхности проводников, диэлектриков и люминофоров и электрическими и люминесцентными свойствами композитов на их основе (электропроводность, порог перколяции, тангенс угла диэлектрических потерь, диэлектрическая проницаемость, яркость свечения).

Предложено для прогнозирования диэлектрической проницаемости композитов ввести в формулу Лихтенеккера параметр, отражающий интенсивность межфазных взаимодействий. Показано, что при использовании растворов полимеров таким параметром является концентрация активных центров, по которым происходит кислотно-основное взаимодействие со связующим. В случае латексных композитов в качестве такого параметра предложено использовать разность величин рН латекса и Но поверхности наполнителя. Установлено, что снижение величины этой разности приводит к возрастанию диэлектрической проницаемости латексных композитов (для изолирующих материалов) и увеличению порога перколяции (для проводящих).

Показано, что перспективным методом модифицирования свойств поверхности функциональных наполнителей композитов является использование подхода «ядро-оболочка» [1]. Дополнительный эффект дает использование магнитных оболочек, позволяющих управлять структурой композита действием магнитного поля на этапе его формирования.

Работа выполнена при частичной поддержке грантов РФФИ 14-07-00277 и Минобр­ науки РФ (соглашение 14.574.21.0002, уникальный идентификатор RFMEFI57414X0002) и программы ОХНМ РАН № 7.

Список литературы

1.Сычев М. М. и др. Диэлектрические свойства композиционного материала на основе Ba-

TiO3 со структурой «ядро-оболочка» // Известия ВУЗов. Сер. Физика. 2014. Т. 57. № 7/2. С. 179–186.

© Сычев М. М., 2015.

47

УДК 667.6 И. В. Терехова, Л. А. Бабкина, А. В. Арабей

Санкт-Петербургский государственный институт кино и телевидения, Санкт-Петербург, РФ e-mail: irina.valeryevna.t@gmail.com

ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПЛЕНОК LED-ОТВЕРЖДЕНИЯ В ЗАВИСИМОСТИ

ОТ ФУНКЦИОНАЛЬНОСТИ ОЛИГОМЕРОВ И АКТИВНЫХ РАЗБАВИТЕЛЕЙ

Аннотация: Влияние функциональности олигомеров и активных разбавителей на физикомеханические свойства пленок.

Ключевые слова: УФ-отверждение композиции, олигомеры, мономеры.

Современные УФ-отверждаемые композиции, как правило, не содержат летучих органических соединений и поэтому соответствуют требованиям по ограничению летучих органических соединений. Благодаря тому, что время отверждения краски занимает всего несколько секунд, УФ-отверждаемые композиции пригодны для использования в поточном производстве и в условиях экономии времени на сушку окрашенных изделий – это преимущество, достичь которого сегодня не позволяет никакой другой метод окрашивания [1].

Основными компонентами УФ-отверждаемых систем являются пленкообразователи и активные разбавители, которые содержат –С=С– связи. Благодаря этим связям пленки приобретают такие свойства, как твердость, прочность при изгибе и растяжении, прочность к истиранию и химическую стойкость. Пленкообразователи в УФ-отверждаемых системах разнообразны не только по молекулярной массе, которая составляет от 500 до 2500 г/моль, но и по природе олигомера. В настоящее время наиболее востребованными для радикальной полимеризации олигомерами в области покрытий являются:

–ненасыщенные полиэфиры;

–эпоксиакрилаты, сложные полиэфирные акрилаты;

–простые полиэфирные акрилаты;

–аминомодифицированные полиэфирные акрилаты;

–уретанакрилаты.

Тип пленкообразователя определяет защитные и физико-механические свойства покрытий, а также реакционную способность. Уретанакрилаты являются универсальным пленкообразующим для УФ-отверждаемых покрытий. Они отличаются высокой устойчивостью к ударам, царапинам, истиранию, химической стойкостью и твердостью. В зависимости от функциональности уретанакрилаты, участвуя в процессе радикальной полимеризации, образуют сетчатую структуру полимера; чем выше функциональность уретанакрилатного олигомера, тем более плотносетчатые образуются полимерные материалы, тем выше их физико-механические свойства. Уретанакриловые олигомеры имеют один недостаток – высокую вязкость. Понизить вязкость позволяют активные разбавители, которые входят в состав УФ-отверждаемых композиций. В процессе УФ-отверждения они встраиваются в полимерную структуру покрытия. Для установления вязкости имеются моно-, ди-, три- и полифункциональные соединения (таблица).

© Терехова И. В., Бабкина Л. А., Арабей А. В., 2015.

48

Активные разбавители

С увеличением функциональности активных разбавителей от одного до трех возрастает их реакционная способность, увеличивается твердость образующегося покрытия, но при этом снижается его эластичность.

УФ-отверждаемые композиции для УФ-маникюра должны отвечать следующим требованиям:

–не содержать высоколетучих токсичных компонентов;

–обладать требуемой вязкостью, иметь незначительную усадку и температуру менее 60 °С в результате полимеризации;

–не терять защитно-декоративных свойств в процессе эксплуатации (не менее

14 дней);

–легко сниматься после эксплуатации.

Скорость фотополимеризации зависит от следующих факторов:

–от химического строения соединений, входящих в состав композиции;

–от толщины слоя покрытия (чем толще слой, тем больше времени необходимо для выдержки под УФ-лампой);

49

–от количества световой энергии, приходящейся на единицу поверхности покрытия;

–от спектра источника излучения.

Ультрафиолетовая лампа является необходимым устройством для сушки лака. Огромную роль играют лампы, установленные внутри корпуса. В зависимости от их вида разделяют:

–УФ-лампы, оснащенные люминесцентными лампочками;

–светодиодные LED-лампы [2].

Преимущества использования LED-ламп для ногтей очевидны: они долговечны, у них небольшие размер и вес, они не нагревают рабочую зону и, самое главное, – материал для наращивания ногтей в них отвердевает очень быстро. Недостатков у LEDлампы только два – дороговизна и избирательность в отношении материалов: далеко не все гели для наращивания ногтей затвердевают в них быстро, а некоторые вообще не застывают [3].

Список литературы

1.Бабкин О. Э. Полимерные покрытия УФ-отверждения: учеб. пособие. – СПб.: СПбГУКиТ, 2012. 47 с.

2.URL: http://ya-nails.com/artilces/tools/uf-lampa.html (дата обращения: 26.08.2015).

3.  URL: http://www.akaziya.ru/stati/materials/uf-ili-led-lampa.shtml (дата обращения: 26.08.2015).

УДК 621.357.7 Л. С. Цыбульская, Т. В. Гаевская, С. С. Перевозников

Научно-исследовательский институт физико-химических проблем Белорусского государственного университета, Минск, Республика Беларусь e-mail: tsybul@bsu.by

ФОРМИРОВАНИЕ, СТРУКТУРА И СВОЙСТВА ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ПОКРЫТИЙ НИКЕЛЬ-МЕТАЛЛОИД

Аннотация. Проведены исследования влияния природы и концентрации соединений бора, фосфора и серы, а также углеродных наноматериалов на структуру, морфологию и проявляемые свойства электрохимически осажденных покрытий никель-металлоид.

Ключевые слова: функциональные покрытия, структура, свойства.

Неуклонно растущий уровень производства и расширение областей применения функциональных металлических покрытий выдвигает все новые требования, предъявляемые к физико-механическим, коррозионно-химическим и электромагнитным свойствам покрытий. Это определяет возросший в последнее время интерес к электроосаждению легированных металлоидом никелевых покрытий, а также нанесению композиционных покрытий с наноматериалами, диапазон свойств которых значительно шире и разнообразнее, чем у электроосажденного никеля [1]. Среди данных покрытий перспективными являются бор-

ифосфорсодержащие покрытия на основе никеля, а также композиционные покрытия с углеродными наноматериалами, так как они характеризуются высокой износостойкостью

имикротвердостью, термической стабильностью и жаропрочностью, низким и стабиль-

© Цыбульская Л. С., Гаевская Т. В., Перевозников С. С., 2015.

50