Создание и исследование шпаклевочных паст на основе УПС и АВС

Создание и исследование шпаклевочных паст на основе УПС и АВС

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

Учреждение образования:

«БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Факультет технологии органических веществ

Кафедра технологии нефтехимического синтеза и переработки

полимерных материалов

Специальность Т 15.02.00

Специализация Т 15.02.11 Технология переработки пластмасс

Учебно-исследовательская работа  на тему:

«Создание и исследование шпаклевочных паст на основе УПС и АВС »

Выполнил студент

V курса, 1 гр ТОВ.

Кардаш А.В.

Руководители:

доц. Маркина А Я

Минск 2004 г.

Задание Кардаша А В

РЕФЕРАТ

Данная учебно-исследовательская работа содержит 28 страниц, 1 рисунок, 8 таблиц.

СТИРОЛ, ПОЛИЭФИРНЫЕ СМОЛЫ, ПОЛИСТИРОЛ, ЛИСТ, ДИМЕТИЛАНИЛИН, ПЕРЕКИСЬ БЕНЗОИЛА, ИНИЦИАТОР, УСКОРИТЕЛЬ, ШПАКЛЁВКА, НАПОЛНИТЕЛЬ, ОТВЕРДИТЕЛЬ.

Целью данной работы является разработка шпаклевочной композиции на основе ненасыщенной полиэфирной смолы ПН – 1. Работа содержит аналитические и патентные исследования; описание материалов и методик исследований; заключение.

ВВЕДЕНИЕ

Области применения пластических масс в народном хозяйстве весьма разнообразны: товары народного потребления, детали машиностроения, приборостроения, радио – и телеаппаратуры и так далее. Часто пластмассы используются как самостоятельный конструкционный материал.

В последние десятилетия переработка пластмасс в изделия интенсивно развивается не только в химической промышленности, но и в других отраслях народного хозяйства. Создаются новые композиции материалов, совершенствуются методы их переработки.

СОДЕРЖАНИЕ

РЕФЕРАТ. 3

ВВЕДЕНИЕ. 4

1.АНАЛИТИЧЕСКИЕ И ПАТЕНТНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ. 6

1.1. Аналитический обзор. 6

1.1.1. Шпатлевки. 6

1.1.2. Химические методы подготовки поверхности. 8

1.1.2.1. Обезжиривание. 8

1.2. Патентная проработка. 10

2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ.. 13

2.1 Материалы, используемые в работе и их характеристика. 13

2.1.1. Стирол. 13

2.1.2. Сополимеры стирола. 14

2.2. Ненасыщенные полиэфиры. 19

2.2.1. Полималеинаты и полифумараты. 20

2.2.1. Свойства полиэфирной смолы ПН – 1. 21

2.3. Методика исследования. 21

3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ. 23

3.1. Методы получения образцов и анализ полученных результатов. 23

3.1.1 Изучение кинетики полимеризации. 23

3.1.2 Состав 1. 23

3.1.3 Состав 2. 25

3.1.4 Состав 3. 26

3.1.5 Состав 4. 27

4. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. 29

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ. 30

1.АНАЛИТИЧЕСКИЕ И ПАТЕНТНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Аналитический обзор

1.1.1. Шпатлевки

Шпатлевки, шпаклевки (Surfacers, Spachtelmassen, enduits de Surface)-лакокрасочные материалы, применяемые для выравнивания (шпатлевания) окрашиваемой поверхности перед нанесением на нее покровных слоев. Помимо пленкообразующих веществ, шпатлевки содержат наполнители и растворители; в их состав могут также входить пигменты, пластификаторы, отвердители и др. Различают лаковые, масляные и клеевые шпатлевки, получаемые соответственно на основе лаков, олиф, водных растворов природных клеев. В качестве наполнителей в Ш. используется мел, тальк, каолин, барит и др.; в состав шпатлевок для термостойких покрытий вводят микрослюду, микроасбест. Для пигментирования шпатлевок применяют цинковые белила, литопан, а также дешевые природные цветные пигменты - охру, мумию и др.

От др. пигментированных лакокрасочных материалов (грунтовок, красок) Ш. отличаются большим содержанием сухого остатка (до 80%), а также значительно более высоким отношением количества наполнителей и пигментов к пленкообразующему (обычно от 5:1 до 12:1).

Получают шпатлевки также, как краски,- диспергированием (перетиром) наполнителей и пигментов в соответствующем связующем. Шпатлевки наносят на поверхность специальной лопаткой-шпателем (деревянным, металлическим или из пластмассы) или толстым куском резины. При разбавлении небольшим количеством растворителя они могут быть нанесены распылением при помощи краскораспылителя с диаметром сопла 2,5 мм. Или поливом. Обычно шпатлевки наносят по грунтовочному слою, так как из-за меньшего содержания пленкообразующего оно уступают грунтовкам по адгезионным свойствам. Некоторые шпатлевки на основе алкидных или эпоксидных смол, а также Si-органических смол, содержащих добавку алкидной, обладают достаточно хорошей адгезией к металлам и могут быть нанесены непосредственно на окрашиваемую поверхность; такие шпатлевки называются грунтшпатлевками.

Толщина покрытий, образующихся при нанесении шпатлевок (обычно до 300мкм.), значительно больше, чем в случае нанесения грунтовок или красок. Следовательно, пленкообразование шпатлевок сопровождается большей усадкой. Толщина слоев наиболее высоконаполненных шпатлевок (так называемых подмазок), применяемых для заполнения отверстий, выбоин, щелей, может достигать 1 мм. Эти шпатлевки наносят обычно в несколько приемов (с промежуточной сушкой), так как при неравномерном высыхании
толстого слоя покрытия, возможно его растрескивание. Шпатлевки должны образовывать ровный слой, не содержащий посторонних включений, царапин и др. видимых дефектов. Высохший слой шпатлевки должен быть пригоден для шлифования абразивной шкуркой. Лаковые шпатлевки применяют главным образом в машиностроении; клеевые и масляные – преимущественно в строительстве. /1/

Таблица 1.1

Характеристика лаковых шпатлевок.

Продолжение таблицы 1.5

1.1.2. Химические методы подготовки поверхности

Подготовка поверхности химическими методами заключается в ее обработке водными растворами кислот, щелочей, солей и комплексных соединений, а также органическими растворителями.

Применение химических методов подготовки позволяет обеспечить высокую адгезию покрытий к полимерным материалам вследствие удаления с их поверхности загрязнений обезжириванием и в результате повышения степени шероховатости поверхности (травление), а также модифицирования.

Химические методы обработки водными растворами наиболее часто используют для подготовки поверхности перед химической металлизацией. Перед нанесением лакокрасочных материалов поверхность обезжиривают с помощью органических растворителей; применение в этом случае водных растворов нежелательно, так как требует дополнительных операций нейтрализации, промывки и сушки./3/

1.1.2.1. Обезжиривание

Обезжиривание – процесс обработки поверхностей с целью удаления жировых и других загрязнений (отвердитель эпоксидных смол, восков, применяемых при прессовании реактопластов; пластификаторов для вальцевания материалов, кремнийорганических жидкостей, используемых в качестве разделительных смазок при литье под давлением), сильно ухудшающих адгезию покрытий к поверхности и их декоративные свойства. Загрязнения распределяются на поверхности неравномерно; иногда их трудно заметить визуально.

Обезжиривание производят с помощью органических растворителей или водных растворов щелочей в присутствии эмульгаторов.

Обезжиривание органическими растворителями. Для обезжиривания применяют растворители, хорошо растворяющие загрязнения, но инертные по отношению к пластмассе, то есть не вызывающие ее набухания или растворения. Желательно чтобы растворители быстро улетучивались, были не токсичными и пожаробезопасными. К сожалению большинство растворителей горючи и взрывоопасны, за исключением хлорированных и фторированных углеводородов, которые однако обладают повышенной токсичностью.

При соблюдении предельно-допустимых концентраций даже токсичные растворители, такие, например, как трихлорэтилен, могут быть использованы для обезжиривания некоторых полимерных материалов (полиолефинов, поликарбонатов, полистирола, поливинилхлорида).

Для удаления разделительных смазок, состоящих из смеси спирта с глицерином, касторового масла или стеарата цинка, применяют смесь растворителей (% об.):

Таблица 1.2

Смесь растворителей

Кремнийорганические разделительные смазки удаляют промывкой изделий в 2% - ном растворе карбоната калия в спирте с добавкой небольшого количества смачивающего вещества. С целью обезжиривания изделия протирают чистыми салфетками, смоченными растворителями, погружают в ванну с негорючими растворителями (например, трихлорэтиленом) или подвергают обработке методом струйного распыления из форсунок. Мелкие детали обрабатывают в барабанах. Продолжительность обезжиривания в ваннах и барабанах может быть уменьшена при использовании ультразвука./3/

Щелочное обезжиривание применяют для подготовки пластмасс, изготовленных на основе полимеров, стойких к щелочам. Щелочное обезжиривание нельзя применять для обработки фенопластов и стеклопластиков. Щелочи способствуют превращению растительных и животных жиров и воска в водорастворимые мыла и эмульгируют минеральные масла. Для ускорения эмульгирования и отделения от поверхности твердых загрязнений в щелочные составы добавляют неионогенные эмульгаторы, обычно оксиэтилированные алкилфенолы (ОП-7, ОП-10)*. Они удобны тем, что не образуют пены и хорошо смываются с поверхности пластмассы.

Для обезжиривания с помощью щелочей рекомендуется использовать соли щелочных металлов – тринатрийфосфат, карбонат натрия (соду), обеспечивающие постоянство pH раствора. Эффективность обезжиривания увеличивается с повышением температуры раствора до 60-80ºС, так как при дальнейшем повышении температуры эффективность изменяется незначительно.

Режимы обезжиривания пластмасс щелочными растворами различных составов приведены в таблице 1.7.

Таблица 1.3

Составы (г/л) и режимы обезжиривания пластмасс щелочными растворами

*Вместо гидроокиси натрия можно применять 25%-ный раствор гидроокиси аммония.

**В состав N7 можно вводить только один из указанных эмульгаторов.

Примечание. Щелочные растворы состава N6 применяют для обезжиривания поливинилхлорида; N7 – полиамидов; N8 – полиолефинов; N9 – полиэфиров.

В тех случаях, когда применение щелочных растворов недостаточно, для обезжиривания можно использовать водные растворы эмульгаторов, например ОП-7 или ОП-10 (состав N1). Обезжиривание водными растворами проводиться окунанием или распылением ( в ваннах, струйных камерах и барабанах).

По окончании щелочного обезжиривания поверхность тщательно промывают горячей водой./3/

1.2. Патентная проработка

Ведется большое число исследований в области создания новых композиций на основе сополимеров стирола.

Например, в работе /1/ разработаны композиции с гетерогенной послойно – неоднородной структурой на основе эпоксидной смолы ЭД – 20, полистирола и двух растворителей для защитных покрытий от коррозии. Исследована степень расслоения покрытия в зависимости от летучести растворителя, толщины слоя, температуры и других кинетических факторов.

В /2/ патенте представлены новые разработки в области технологии блочных стирольных сополимеров (СПЛ) структуры стирол – бутадиен / изопрен – стирол для теплостойких чувствительных к давлению клеев. Это достигается гидрированием расположенных в середине блоков полидиена. Описаны условия гидрирования СПЛ. Сделан сравнительный анализ свойств чувствительных к давлению клеев на основе гидрированных СПЛ и СПЛ традиционной структуры.

В американском патенте /3/ описаны чувствительные к давлению клеи – расплавы с минимальным окрашиванием содержащие (%): 5 – 30 сополимеров с концевыми стирольными блоками и срединными этиленбутиленовыми или этиленпропиленовыми блоками (содержание диблоксополимеров >35%, степень сшивки <50%, индекс расплава >20 г/10 мин, содержание стирольных звеньев 10 – 30 %), 5 – 50 сополимеров с концевыми стирольными блоками при степени сшивки 65 – 100 %, 10 – 40 жидких пластифицирующих масел и 20 – 60 полимерных добавок для увеличения клейкости. Прочность при отслаивании под углом 180º клеевого слоя из клея - расплава<360 г/см минимальном образовании окрашенных пятен.

В патенте /4/ описано применение антиаксидантов в клее на основе сополимера стирола. Для предотвращения окрашивания защищаемой липкими лентами ПВ в клеевой слой на основе блок - сополимера стирола (стирол - бутадиен - изопрен) вводят антиоксиданты (стерически затрудненные одно – и многоядерные фенолы, содержащие в о – и/или п – положениях к ОН – группе бензилтиоэфирные группы и/или фенилэфиракрилатные группы [4,6 – бис(октилтиометил) – о – крезол, 2 – трет – бутил – 6 – (3 – трет – бутил – 2 – ОН – 5 - метилбензил) – 4 – метоксифенилакрилат и т. п.] или стерически затрудненные лактоны).

В патенте /5/ описан клей на основе блок – СПЛ стирола. Указанные полоски для склеивания с возможностью расклеивания без разрушения и загрязнения субстрата содержат клей на основе блок – сополимера стирола и 30-60 % эластомеров, модифицированных кислотой и / или ангидридами (предпочтительно малеиновыми) клеевая масса может содержать и другие добавки, например, повышающие клейкость, а также пластификаторы и наполнители.

В последующих трех патентах /6/ /7/ /8/ рассмотрена рецептура герметизирующего состава.

Герметизирующий состав /9/ используют для герметизации и уплотнения строительных конструкций, а также для приклеивания всех видов плиток, линолеума, дерева, металлов, резин. Сущность изобретения: состав содержит масс. ч.: бутадиенстирольный термоэластопласт, наполненный полистиролом, с содержанием последнего 3-80 мас. %, 30-70; сополимер бутадиена и стирола с содержанием связанного стирола 60-65 мас. %, блочного стирола 30-34 мас. % 30-70; адгезив 10-40; наполнитель 40-70; тиксотропная добавка 3.0-5.0; антиоксидант 0.5-1.5; растворитель 240-300.

Герметизирующая композиция /10/ используется для герметизации и уплотнения строительных конструкций и приклеивания строительной плитки, линолеума, дерева, металлов, резин. Сущность: композиция включает, мас. ч.: бутадиен-стирольный термоэластопласт, наполненный полистиролом с содержанием наполняющего полистирола 3-80 мас. % или бутадиен-стирольный термоэластопласт разветвленного строения с содержанием связанного стирола 27-31 мас. % - 1000; адгезив 10.0-30.0; наполнитель – 40-70; тиксотропная добавка 3.0-8.0; антиоксидант – 0.5-1.5; сополимер изопрена (бутадиена) со стиролом линейного строения или звездообразного строения 10-30; органический растворитель 260-310.

Страницы: 1, 2, 3