Лако-красочные материалы — производство

Химическая промышленность наладила разработку, производство и поставки на рынок веществ, которые «связывают* органическую и неорганическую фазы. Сое­диняющие агенты представляют собой материалы, имеющие две химические функ­циональные группы: одна обеспечивает взаимодействие с неорганической поверх­ностью, вторая взаимодействие с органической фазой. Установлено, что наиболее рентабельным является класс соединяющих агентов на основе силанов (27]. Схема реакции, которая, как и|>едііолагают, характерна в случае использования этих мате­риалов. приведена на рис. 6.14.

Силаны в присутствии воды гидролизуются с образованием силанолов. которые самопроизвольно превращаются в текучие силаиолыше олигомеры. Олигомеры, имеющие низкую молекулярную массу, обычно растворимы в воде. Если побли­зости находится поверхность, содержащая гндроксидную группу, енланолы также конденсируются на поверхности (правая часть рис. 6.14). Существует также какая- то R’ группа в каждом силане, которая постоянно сохраняется в процессе олигоме­ризации и конденсации на поверхности субстрата. R’ группу выбирают таким об­разом, чтобы она была |>еакционііоспособііа по отношению к полимерной матрице.

Например, если органической фазой является эпоксидный олигомер, и качестве R’ группы может быть выбрана амннопропнльная группа или, если полимерной ма­трицей является акриловая смола. R’ группой может быть выбрана пропилакрило­вая группа.

Первоначально оптимальное содержание силана на поверхности субстрата пред­ставлялось в виде одного монослоя. Однако Кэйннг и Мшила |28] смогли показать, что для того чтобы стать эффективным, количество силана, осажденного на поверх­ности. должно существенно превышать значение, представленное на рис. 6.14. Они установили, что толщина эффективного слоя силана составляет по меньшей мере несколько десятков нм. Это позволяет предположить, что силановые аппреты об­разуют слой, в котором органическая фаза может диффундировать и реагировать с образованием межфазного слоя между двумя фазами. Это физическое взаимодей­ствие происходит одновременно с химической реакцией между полимерной матри­цей и R’ группами.

Первое промышленное использование силанов относится к области стеклопла­стиков. Стеклопластик представляет собой материал, в котором полимерная ма­трица. например, на основе стнролсодсржашей полиэфирной смолы, армирована стекловолокном. Стеклопластик, изготовленный на основе таких материалов, име­ет повышенную жесткость по сравнению с жесткостью исходной полимерной ма­трицы. Однако при воздействии влаги жесткость пластика заметно уменьшается. Было высказано предположение, что влага оказывает отрицательное воздействие на композиционный материал и нарушает связь между полимерной матрицей и волок­нами. что можно было предположить на основании приведенных выше анализа и уравнений. Если силановый соединяющий агент нанести на волокна до введения их и полимерную матрицу, стеклопластик дольше сохраняет исходный модуль упруго­сти при воздействии влаги. Наличие ковалентных связей в межфазной зоне кинети­чески ингибирует влияние воды на материал, эксплуатационные свойства которою зависят от величины сил адгезии между органической и неорганической фазами.

Силановые соединяющие агенты составляют самую большую и наиболее часто используемую группу материалов данного назначения, однако существуют и другие типы таких веществ. Комплексные соединении хрома, структура которых показана

на рис. 6.15. получают в результате реакции оксида хрома с меі акриловой кисло­той. Составляющая соединяющего агента, относящаяся к оксиду хрома, реагирует с субстратом, в то время как сто метакриловая группа реагирует со слоем клея, отвер­ждающимся по свободнорадикальному механизму.

Также одним из основных типов соединяющих агентов являются штанаты (29]. Еще |>аз можно подчеркнуть, что этот материал представляет собой симбиоз орга­нического и неорганического материала. Пример эфиртнтаната показан на рис. 6.15. Считают, что этот материал, как и силан, реагирует с гндроксидными группами на поверхности неорганических веществе выделением спирта. Тптанаты использовали главным образом для регулирования вязкости суспензий неорганических веществ в органических материалах путем «совмещения» двух материалов. Показанные на рис. 6.15 R’ группы могут быть любыми функциональными группами химических соединений, реагирующими с различными полимерными матрицами