Новое на сайте

Stop
Play
  • Герметизация стыков, герметизация стыков панелей и плит Герметизация стыков Герметизация стыков плит необходима для обеспечения длительного срока службы панельных строительных конструкций, в процессе строительства или капитального ремонта зданий и сооружений, когда необходимо обеспечить надежную тепло- и гидроизоляцию примыканий строительных конструкций. Таким образом, данные работы необходимы в следующих случаях: при соеди...
  • Полимерные полы Промышленные полимерные полы Промышленные полимерные полы являются альтернативным вариантом других видов наливных полов, в т.ч. и на эпоксидной основе и отличаются прекрасными декоративными и эксплуатационными свойствами. Высокая проникающей способность композиции, обеспечивает создание более прочной структуры в пограничном слое пола, ликвидирующая дефекты и микротрещин...
  • Холодильные камеры хранения ХОЛОДИЛЬНЫЕ КАМЕРЫ ХРАНЕНИЯ. МОРОЗИЛЬНЫЕ КАМЕРЫ ПРОМЫШЛЕННЫЕ ХОЛОДИЛЬНИКИ. ОХЛАЖДАЕМЫЕ СКЛАДЫ Холодильные камеры хранения - это разновидность холодильных камер в отличие от морозильных камер, которые используются для хранения лекарственных препаратов, охлажденных или замороженных продуктов, для дозревания фруктов или овощей (например, бананов) и других аналогичных целе...
  • Гидроизоляция бетона, кровли, труб и других строительных конструкций Полимерные гидроизоляционные материалы от НПП "ХИМСТРОЙТЕХНОЛОГИИ" Полимерный двух компонентный материал Риктан НБ обеспечивает эффективную и долговременную изоляцию в различных областях строительных конструкций и инженерных систем в т.ч. гидроизоляция бетонных конструкций при строительстве и ремонтно-восстановительных работах; гидроизоляция кровли; внутренняя гид...
Влияние оксидных материалов на свойства защитных полиуретановых покрытий :: Тематические статьи

Влияние оксидных материалов на физико-механические свойства защитных полиуретановых покрытий

М.А. ИОНОВА, Владимирский государственный университет,
к. т. н. В.Н. КОРНИЕНКО, ГНУ ВНИХИ Россельхозакадемии

The most suitable coatings for thermal insulation of refrigerated premises arc those, based on polyurethane compositions. Improvement of their properties by introduction of oxide mineral fillers – microspheres of power ashes and corundum – was investigated, in dependence on the mass fraction of filler and two versions of particles sizes of the latter: up to 100 mcm and 100 –500 mcm. The viscosity, adhesion, impact strength, frost resistance, gas- and steam permeability of compositions with fillers were investigated. A composition on the basis of polyurethane prepolymers and fillers as microspheres of power ashes proved to be the most universal one.

 

В настоящее время в холодильной промышленности все более широкое распространение получают современные высокоэффективные защитные теплоизоляционные покрытия, предназначенные для паро- и газоизоляции ограждающих конструкций охлаждаемых помещений, гидроизоляции напольных покрытий, антикоррозионной защиты трубопроводов и технологического оборудования и т.д. Из широкого спектра предлагаемых материалов эпоксидные смолы, водные акриловые эмульсии, нитрокраски, краски на полиэфирной основе и т.д. наиболее полно отвечают предъявляемым требованиям покрытия на основе полиуретановых композиций [4].

Авторами проведены исследования по улучшению физико-механических свойств полимерных покрытий путем введения в исходные композиции оксидных минеральных наполнителей, таких, как:

  • микросферы энергетических зол, образующихся при сжигании углей на ТЭС, представляющие собой стеклокристаллические оксидные материалы преимущественно алюмосиликатной природы с примесями Fe, Ca, Mg, Na, K*;
  • корунд (оксид алюминия Al2O3 – кристаллического глинозема).

Изучались рецептуры композиций с различной массовой долей наполнителя и фракциями частиц с дисперсностью до 100 мкм и 100…500 мкм. Результаты лабораторных исследований показали, что высокое содержание наполнителя приводит к образованию брака: происходит коробление и свертывание поверхностного слоя покрытия, образуются утяжины и наплывы. Поэтому для дальнейших исследований реологических свойств исходных композиций (вязкость), структурно-механических качеств (адгезия, прочность на удар) и эксплуатационных характеристик (морозостойкость, паропроницаемость, газопроницаемость) получаемых покрытий были выбраны рецептуры с 3, 5, 7, 10, 15 мас. % микросфер и 5, 10, 15 ,17, 20 мас. % корунда.

Вязкость композиций необходимо знать при выборе оборудования для получения высококачественных покрытий механизированным способом (метод распыления) и обеспечения максимальной технологичности процесса. При этом высокая вязкость крайне нежелательна, так как требуется более сложное и дорогостоящее оборудование (из-за трудностей при напылении).

Вязкость исследуемых композиций измерялась при температуре 25 °С по ГОСТ 25271–93 (2555–89) на ротационном вискозиметре Брукфильда (частота вращения – 12 об/мин).

Зависимости вязкости (a), адгезии (б), прочности на удар (в), морозостойкости (г), коэффициента газопроницаемости (д), коэффициента паропроницаемости (е), защитного покрытия от массовой доли наполнителя в полиуретановой композиции

При введении каждого из исследуемых наполнителей вязкость композиции возрастает. Однако минимальное изменение вязкости наблюдается при введении микросфер, в то время как наличие 10–20 мас. % корунда существенно повышает этот показатель (график а).

Микросферы и корунд имеют приблизительно одинаковую полидисперсность, однако различаются формой частиц: полые внутри микросферы имеют сферическую форму, а частицы корунда – форму неправильного многоугольника, из-за чего значительно повышается сопротивление нагрузке на шпиндель вискозиметра [3]. Таким образом, в ходе экспериментов установлено, что вязкость зависит не столько от размера, сколько от формы частиц наполнителя.

Практический опыт применения полиуретановых изоляционных материалов в строительстве показал, что адгезия покрытия к защищаемой поверхности ограждающих конструкций производственных помещений (бетон, кирпич, штукатурка, дерево и т.д.) и технологического оборудования (металл) отличается высокими показателями. Адгезионные свойства покрытия зависят в основном от предварительной подготовки обрабатываемой поверхности, способа нанесения (ручной или механизированный), а также от толщины слоя, получаемого в процессе изоляционных работ, и усадки покрытия после полимеризации [1]. Адгезия покрытий измерялась на адгезиметре по ГОСТ 28574 методом отрыва образцов от подложки.

На графике б видно, что введение наполнителей практически не влияет на величину адгезии при средней величине усадки покрытия в ходе экспериментов 0,7–1 %. Размер частиц минимально сказывается на снижении адгезии только при содержании наполнителя выше 12 %.

Прочность на удар является одним из показателей стойкости защитных покрытий к механическим нагрузкам (ГОСТ 4765–73). При увеличении в композиции содержания микросфер прочность покрытия на удар возрастает, тогда как при наполнении корундом наблюдается снижение прочности, начиная с 5–10 мас. % наполнителя, а при 20 % и более – растрескивание и отслаивание от подложки (график в).

Это связано с тем, что сетчатая структура полиуретана с расположением частиц на расстоянии, соизмеримом с их размерами, препятствует компактному размещению молекул наполнителя, тем самым снижая прочность пленки. Кроме того, введение наполнителей в полимерную матрицу замедляет релаксацию напряжения в них. Наиболее наглядно это проявляется в пленках большой толщины при использовании корунда, так как резко уменьшается частота узлов полимерной сетки, что делает ее менее устойчивой к внешним негативным воздействиям.

Таким образом, на прочностные показатели защитной пленки существенно влияет толщина пленки, что, в свою очередь, зависит от плотности упаковки и размеров частиц наполнителя. Микросферы, имеющие сферическую форму, обладают большей плотностью упаковки по сравнению с корундом. При этом доля пор, заполненных воздухом, а соответственно и толщина слоя покрытия с микросферами будут наименьшими. В ходе экспериментов максимальная толщина мокрого слоя наблюдалась у композиций, наполненных корундом с частицами размером 100…500 мкм.

Морозостойкость полиуретанового покрытия без минеральных наполнителей отвечает требованиям к покрытиям, применяемым в холодильной промышленности [2]. В то же время, как показали результаты экспериментальных исследований (по ГОСТ 10060.1–95), представленные на графике г, при введении в композицию микросфер морозостойкость покрытия незначительно повышается, а при введении корунда понижается.

Это объясняется тем, что сферическая форма микросфер не оказывает большого влияния на структуру сетки, получаемую при сшивке полиуретана, в то время как корунд, имеющий частицы в форме многоугольников, уменьшает частоту узлов полимерной сетки и увеличивает число центров образования напряжений, делая покрытие менее устойчивым к воздействию термических нагрузок.

Газопроницаемость защитных покрытий, предназначенных для ограждающих конструкций холодильных камер с регулируемой газовой средой, должна обеспечивать требуемые параметры режима хранения плодов и овощей. Наличие наполнителя, исходя из экспериментальных данных (по ГОСТ 28575–90), снижает растворимость и скорость диффузии газов в полиуретановых покрытиях в 1,5–1,8 раза (график д). Наибольший эффект снижения газопроницаемости наблюдается при введении 10±3 мас. % наполнителя. При дальнейшем увеличении количества наполнителя до 20 % абсолютное значение газопроницаемости продолжает уменьшаться, но менее интенсивно. Отрицательный эффект от введения наполнителя проявляется при его содержании выше 25– 30 %, когда появляются разрывы в полимерной фазе, что приводит к резкому увеличению проницаемости покрытия как для газов, так и для паров воды.

Конструкционные и эксплуатационные особенности охлаждаемых помещений делают паропроницаемость одной из важнейших эксплуатационных характеристик изоляционных покрытий в холодильной технике [2]. Результаты выполненных в соответствии с ГОСТ 28575–90 экспериментов, представленных на графике е, показывают, что введение наполнителей благоприятно влияет на пароизоляционные свойства полиуретановых покрытий. Наблюдается примерно одинаковый характер снижения значений коэффициента паропроницаемости пленок (до 20 %) для обоих наполнителей в исследуемых диапазонах изменения их количественного содержания в композиции.

Введение наполнителя сильнее влияет на положительное изменение эксплуатационных характеристик покрытия при использовании фракций с дисперсностью частиц до 100 мкм, что напрямую связано с более высокой плотностью упаковки частиц, чем во фракциях с дисперсностью 100…500 мкм. Оптимальное содержание наполнителя, исходя из анализа представленных графических зависимостей (графики г, д, е), находится в пределах 10±5 % массовых долей.

Влияние наполнителей с размером частиц 100…500 мкм на изменение физико-механических свойств защитных изоляционных полиуретановых покрытий в значительной степени зависит от формы этих частиц. Применение корунда ведет к увеличению числа центров напряжений из-за неправильной многоугольной формы частиц, что делает покрытие менее стойким к механическим нагрузкам. Наличие сферической формы благоприятно сказывается на стойкости покрытия к воздействию деформационных напряжений различной природы, что может быть использовано при защите полов и технологического оборудования в условиях отрицательных температур.

Полиуретановые покрытия при введении обоих типов наполнителей с размером частиц до 100 мкм отличаются их плотной упаковкой и обладают более низкой паро- и газопроницаемостью, что напрямую зависит от «компактной» структуры полимера, ориентированной в плоскости получаемого покрытия.

Таким образом, для улучшения физико-механических свойств защитных покрытий в холодильной технике можно применять оба вида оксидных наполнителей, но только для обрабатываемых поверхностей различного назначения. Наиболее универсальной можно считать композицию с использованием полиуретановых предполимеров на основе высокомолекулярных соединений, увеличивающих эластичность готового покрытия, и наполнителей в виде микросфер энергетических зол, более инертных по физическому воздействию на структуру полиуретана.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

  1. Дебройн Н., Гувинк Р. Адгезия. Клеи, цементы, припои. – М.: Иностранная литература, 1954.
  2. Заславский Е.И., Пирог П.И. Теплоизоляционные работы на холодильниках. – М.: Пищевая промышленность, 1967.
  3. Козлов Н.А., Митрофанов А.Д. Физика полимеров: Учеб. пособие ВлГУ. – Владимир, 2001.
  4. Корниенко В.Н. и др. Новое защитное полиуретановое покрытие для предприятий холодильной и пищевой промышленности // Холодильная техника. 2006. № 10,11.
 
JVClouds3D

Облако тегов

палубное покрытие антикоррозионная защита универсальные полимерные покрытия холодильные камеры хранения защита бетона пароизоляционные покрытия антикоррозионная защита резервуаров газоизоляция паропроницаемые полимерные покрытия производство полиуретановых материалов специальные полимерные покрытия защита от коррозии теплоизоляция на основе пенополиуретана антикоррозионная защита трубопроводов декоративные полимерные покрытия гидроизоляция кровли герметизация стыков панелей газоизоляция коптильных камер газоизоляция камер хранения в ргс полиуретановые материалы гидроизоляция труб полимерные полы гидроизоляция бетона антикоррозионная защита металлоконструкций полиуретановые наливные полы устройство пароизоляции пароизоляция защита строительных конструкций устройство теплоизоляции пароизоляция межпанельных и кровельных швов теплоизоляция гидроизоляция полимерные покрытия герметизация стыков