1.7.3 Полимер-силикатные композиты [37]
Композиционные материалы представляют собой системы, в которых благодаря сочетанию свойств матрицы, наполнителя и оптимальному взаимодействию между ними реализуются факторы, приводящие к увеличению сопротивления разрушению, ударопрочности, формоустойчивости и также улучшению многих других свойств. Взаимодействие на межфазной границе приводит к изменению свойств отдельных компонентов системы, в результате чего композиты приобретают принципиально новые свойства по сравнению с составляющими их компонентами. Именно сложность композитов и обеспечивает их подчас уникальные свойства как материалов, предназначенных для использования в различных сферах. Полимерные нанокомпозиты - это класс композиционных материалов, представляющих собой полимеры, наполненные частицами, имеющими хотя бы один из размеров нанометрового диапазона. В зависимости от того, какой из размеров имеет такой масштаб, различают несколько типов наполнителей. Когда во всех трех измерениях частицы имеют размер порядка нанометра, то это нуль-мерные изоразмерные наночастицы. Таковыми, в частности, являются сферические силикатные наночастицы, полученные по золь-гелевой технологии. Для использования в качестве наполнителей при производстве крупнотоннажных материалов наиболее перспективными среди них оказались природные слоистые алюмосиликаты, прежде всего благодаря таким своим качествам, как доступность, дешевизна, возможность относительно простого регулирования поверхностных свойств.
Природные слоистые алюмосиликаты [38], обычно используемые в нанокомпозитах, принадлежат к структурному семейству, известному как 2,1-филосиликаты. Главные элементы структуры таких композитов - кремнекислородный ион SiО4 и алюмокислородный ион А1(О,ОН)6. Эти структурные единицы образуют соответственно тетраэдрические и октаэдрические двумерные сетки. Ввиду близости размеров граней тетраэдрической и октаэдрической сеток они могут сочленяться друг с другом через ионы кислорода и образовывать слои из двух, трех, четырех и больше сеток (пакеты), составляющие основу композиционного материала.
1.7.4 Силикатные добавки
Приводятся данные о разработке серий продуктов на основе сополимера, применяемых в рецептурах ЛКМ в качестве целевых добавок. Разработанные сополимеры ориентируются на поверхности раздела фаз за счет низкого поверхностного натяжения, при этом органический блоксополимер обеспечивает достаточно высокую совместимость с различными пленкообразователями [39].
Полисилоксаны [40] с относительно короткой цепью проявляют пеностабилизирующий эффект, селективно несовместимые и нерастворимые полисилоксаны действуют как антивспениватели. Последние разработки включают пеногасители перфторированными органическими модификациями, так называемые фторсиликоновые пеногасители.
Силиконовые пеногасители для водных покрытий представляют собой эмульсии высокогидрофобных силиконовых масел. Силикатные добавки различных марок были специально разработаны для использования в непигментированных покрытиях по дереву и мебельных лаков. Силиконовые добавки с короткой цепью имеют относительно высокую степень смешиваемости с лакокрасочными системами. Полисилоксаны, модифицированные полиэфиром, являются термостабильными до температуры 1500С.
Силиконовые ПАВ представляют собой диметилсилоксаны, модифицированные полиэфирами. Силиконовая цепочка ПАВ состоит из нескольких Si – О звеньев и содержит в среднем одну полиэфирную цепочку. ПАВы, содержащие фтор, часто используют в водных лакокрасочных покрытиях для снижения поверхностного натяжения [41].
Водные краски металлик содержат гидрофильный полимер и сшивающий агент для него, металлический пигмент и силикат металла (силикат лития, магния, натрия). Такие краски обеспечивают получение высококачественных покрытий с хорошей ориентацией металлических чешуек.
Аморфные природные кремниевые кислоты (кизельгур) [42] обычно применяют в качестве дешевых матирующих добавок в водоэмульсионных, дорожно-разметочных и других красках. Они также улучшают высыхание, диспергируемость и межслойную адгезию.
Пирогенные кремниевые кислоты используются в лакокрасочных материалах главным образом в качестве тиксотропных агентов. Они состоят из коагулированных сферических частиц диоксида кремния с диаметром частиц 5 – 50 нм. Мелкий характер частиц и низкий коэффициент преломления обуславливают намного более низкий матирующий эффект пирогенных кремниевых кислот, чем у значительно более грубодисперсных осажденных кремниевых кислот, которые применяют как матирующие агенты [43].
1.7.5 Силиконовые смолы
Силиконовые смолы относятся к классу силиконов (полисилоксанов), характерной структурной особенностью которых является наличие в основании группировок Si – O – Si. В зависимости от молекулярного строения и средней молекулярной массы силиконы могут представлять собой масла, пасты, эластомеры или смолы [44].
Выпускается очень широкий ассортимент силиконовых материалов, которые отличаются строением молекул, молекулярной массой, типом и количеством органических заместителей и функциональных групп. Силиконовые смолы, которые обычно применяют в лакокрасочных материалах совместно с другими пленкообразователями, представляют собой частично сшитые продукты, способные к химическим превращениям при нагревании и молекулярной массой, изменяющейся в широких пределах. Они производятся в виде растворов, эмульсий и твердых смол.
Характерная для многих силиконов несовместимость с другими пленкообразователями часто может быть преодолена путем нагревания при повышенных температурах силиконовых интермедиатов (промежуточных реакционноспособных силиконов) с различными пленкообразующими, такими как полиэфиры, алкидные, акриловые смолы и другие с образованием силиконовых смесевых смол.
Применение силиконовых смол в производстве лакокрасочных материалов и покрытий улучшает термостойкость, атмосферостойкость, смачивание пигментов, розлив, гладкость поверхности покрытия и сохранение блеска.
Минимальное содержание силикона в готовом связующем составляет порядка 30% (по массе). Необходимо помнить о сравнительно высокой стоимости силиконов, что наряду с ограниченной совместимостью, во многих случаях препятствует применению их в качестве пленкообразователей. Силиконовые смолы используют в небольшом количестве как связующее, насыщающие вещества, водоотталкивающие средства и пропитки в лакокрасочных материалах для защиты зданий и для получения электроизоляционных покрытий. Модифицированные силиконовые смолы являются важными добавками в лакокрасочной прмышленности.
0 комментариев