Полимерные лакокрасочные покрытия на основе поливинилхлорида
16.08.2013

Получение полимерных ЛКП на основе поливинилхлорида для изделий из дерева и металла
В борьбе с коррозией антикоррозионные покрытия занимают ведущую роль после создания и применения высокопрочных конструкционных материалов, не подвергающихся коррозионному разрушению. Разработаны составы для антикоррозионного покрытия химического и нефтехимического оборудования, трубопроводов и т.д., где применяют отходы производства хлорорганических соединений и перхлоруглеводородов, представляющих смесь предельных и непредельных перхлоруглеводородов, хлоруглеводородов и осмол. Однако при нанесении антикоррозионного состава на защищаемую поверхность могут выделяться пары вредных веществ, что может оказывать на организм работающих отрицательное влияние.
В связи с вышесказанным проблема создания и получения высокоэффективных покрытий на основе многотоннажного продукта промышленности — поливинилхлорида (ПВХ) весьма актуальна. В процессе изоляции и крепления скважин применяют известные составы, полученные смешением алкилрезорциновой эпоксидной смолы с длиной углеводородного радикала от 1 до 3-х атомов, спиртового раствора новолачной фенолформальдегидной смолы, полученной при молекулярном соотношении фенола и формальдегида 1:0,6, поливинилбутираля и фурфурола при соотношении компонентов, мас. %: эпоксидная смола — 53–57; спиртовой раствор новолачной фенолформальдегидной смолы — 20–22; поливинилбутираль — 1,0–2,2; фурфурол — остальное. Недостатки применения вышеназванного состава — неустойчивость к агрессивным средам, в частности к щелочным и кислотным (NaOH, KOH, HCl, H2SO4, H2S, HNO3), а также использование дефицитного сырья — поливинилбутираля.
Применяемая алкилрезорциновая эпоксифенольная смола с отвердителем для изоляции и крепления стволов скважин не устойчива к воздействию пластовых флюидов при повышенных температурах, а также агрессивным средам, в первую очередь щелочным и кислотным.
Модифицированная эпоксидная смола для изоляции и крепления скважин, полученная смешением фенолформальдегидной смолы (эпоксидиановой смолы), формалина, диэтиленгликоля, поливинилового спирта при следующем соотношении компонентов, мас. %: фенолформальдегидная смола — 59–62; эпоксидная смола — 24–26; формалин — 11,6–12,0; диэтиленгликоль — 2,0–2,5; поливиниловый спирт — 0,4–0,5, — также неустойчива к агрессивным средам, особенно к щелочным при использовании в качестве покрытия для защиты химического и нефтехимического оборудования.
Известна органодисперсная композиция для защитно-декоративного покрытия, полученная смешением под вакуумом компонентов при следующем соотношении, мас. ч.: поливинилхлорид (ПВХ) — 58–85; диоктилфталат — 11,5–26; маслосодержащие отходы производства витамина А — 6,5–23,5; эпоксидная диановая смола — 1,3–5,8; пигмент — 0,2–6; органический растворитель — 328–585.
Недостатки известной композиции:
1) сложность технологии приготовления, обусловленная необходимостью проведения процесса смешения под вакуумом и улавливания испаряющихся компонентов;
2) ограниченность сырьевой базы. Для приготовления композиции необходимы кубовые остатки, образующиеся при молекулярной дистилляции полупродукта при синтезе витамина А.
Цель данной работы — разработка устойчивых к действию агрессивных сред лакокрасочных композиций на основе модифицированного ПВХ. Свойства ПВХ в значительной степени зависят от молекулярной массы. С увеличением размеров макромолекул усиливается межмолекулярное взаимодействие, что приводит к увеличению твердости и эластичности полимера, но наряду с этим к резкому снижению растворимости в органических растворителях. При модификации ПВХ в течение 5–20 мин СВЧ-облучением (сверхвысокие частоты) происходит некоторая деструкция с изменением молекулярного веса. Например, у ПВХ с молекулярной массой 65 000 после модификации в течение 15 мин молекулярная масса снижается до 51 000, что значительно улучшает его растворимость.
Лакокрасочную композицию для покрытия изделий из дерева и металла получают путем модификации ПВХ СВЧ-излучением в течение 5–20 мин и перемешивания с растворителем при температуре 65–75 °С в течение 2,0–3,5 ч до полного растворения, затем в реакционную смесь добавляют диоктилфталат, хлорпарафин марки ХП-470, эпоксидную смолу марки ЭД-20, полиэтиленполиамины (ПЭПА) или полипропиленполиамины (ПППА), пигмент и перемешивают при температуре 50–60 °С в течение 1,5–2,0 ч, при этом компоненты берут в следующем соотношении, мас. %: ПВХ модифицированный — 10,0–12,8; диоктилфталат — 2,8–3,8; хлорпарафин марки ХП-470 — 0,2–0,4; эпоксидная смола марки ЭД-20 — 4,4–6,2; ПЭПА или ПППА — 0,1–0,3; пигмент — 0,2–0,6; растворитель — остальное. Лакокрасочная композиция содержит компоненты, регламентированные нормативными материалами. В качестве ПЭПА используют полиэтиленполиамин технический ТУ 2413-214-0020 3312-2002, а также индивидуальные ПЭПА — диэтилентриамин (ДЭТА), триэтилентетрамин (ТЭТА), тетраэтиленпентамин (ТЭПА), а также дипропилентриамин (ДПТА), трипропилентетрамин (ТПТА), тетрапропиленпентамин (ТППА). В качестве пластификатора используют диоктилфталат (ДОФ) ГОСТ 8728-88 или дибутилфталат, а в качестве хлорпарафинов — ХП-470 по ТУ 2493-277-0020 3312-2007. Для лакокрасочной композиции применяется ПВХ суспензионный ГОСТ 14332-78 Е, ПППА получают в условиях патента РФ № 229 0396 (Бюл. № 36, 27.12.2006). В качестве растворителя применяют смесь, состоящую из циклогексанона или ацетона, бутилацетата или этилацетата и толуола, в следующем соотношении, мас. %: 26–32:11,5–13,8:52,5–64,2.

В табл. 1 приведено условие получения лакокрасочной композиции, а в табл. 2 — результаты испытаний лакокрасочной композиции. Из таблиц 1, 2 видно, что при выдерживании параметров процесса получения лакокрасочной композиции подтверждается эффективность получаемой продукции (примеры 1–9 табл. 1). При отклонении от заявленных параметров процесса (п. 10, 11 табл. 1 и 2) качество лакокрасочной композиции ухудшается. Полимерные композиции были испытаны по методике входного контроля полимерных лакокрасочных материалов на стойкость к статическому воздействию воды, водных растворов солей, кислот, щелочей согласно ГОСТ 9.403-80. Поливинилхлоридные покрытия по примерам 1–9 табл. 1 не разрушаются и обладают хорошей устойчивостью к действию агрессивных сред. Заявленные составы обладают также превосходной стойкостью к старению в атмосферных условиях.
Результаты испытаний свидетельствуют об эффективности лакокрасочных композиций и рекомендуются к применению для окраски изделий нефтяного, дорожного и транспортного машиностроения, судов, самолетов, вертолетов, сельскохозяйственных машин и различных металлических сооружений, эксплуатируемых в жестких атмосферных условиях.
ПВХ — относительно дешевый и доступный связующий компонент для ЛКМ. Его ориентировочная цена — в пределах 45–50 тыс. руб. за 1 тонну, что гораздо дешевле применяемых связующих. Импортный ПВХ чуть ниже стоимости отечественного производителя. В РФ ПВХ выпускается в количестве несколько сот тысяч тонн в год. Остальные компоненты состава ЛКМ, как и у других используемых ЛКМ, примерно такие же, например ДОФ или ДАФ, эпоксидные смолы, растворители и т.д. Представленные новые ЛКМ, имеющие высокопрочные характеристики, перспективны, доступны и эффективны в применении.
Р. Н. Загидуллин, С. Н. Загидуллин, Т. Г. Дмитриева, Р. Р. Загидуллина
ГАНУ «Институт прикладных исследований Республики Башкортостан», г. Стерлитамак
По материалам журнала «Лакокрасочные материалы и их применение»
Другие публикации
Современные факторы рынка ЛКМ
Отечественный современный рынок лакокрасочных материалов развивается стремительными темпами. Однако наши отечественные производители уходят на второй план, т. к. конкуренция с...
17.07.2009
Прогнозы роста мирового рынка ЛКМ до 2019 г.
20.06.2014