Корзина
Нет отзывов, добавить
Особенности полимочевинных систем
Контакты
ЧП «Флоренция-МАН»
+380 показать номер
+380 показать номер
Виталий Щербатюк
УкраинаКировоградская областьг. Знаменкаул. Фрунзе, 9527400
Карта

Особенности полимочевинных систем

Особенности полимочевинных систем
Применение высокореактивных полимочевинных систем приобретает все большее значение. Преимущества этих двухкомпонентых систем заключается в их способности удовлетворять поставленным требованиям. Это означает, что химическая формула и рецептура сырья может быть составлена с учетом требований к конечному продукту. Все многообразие свойств продуктов достигается подчас незначительными вариациями структуры исходных составляющих, преимущественно полиаминной смолы. Физические свойства готового покрытия наглядно показаны на этом видео: Распылительная технология нанесения полимочевинных покрытий — одно из последних достижений в промышленности полиуретановых покрытий за последние двадцать лет. Химия полиуретанов (ПУ) существует уже в течение 60 лет, эластомерные полиуретановые покрытия известны с 70-х годов. Рассмотрим кратко историю возникновения полиуретанов. В начале 30-х годов Карозерс (США) провел исследования по синтезу полиамидов. На основании этих исследований в концерне «I.G.Farbenindustrie» (Германия) начались работы по созданию полимерных материалов, подобных полиамидам. В результате были изобретены новые полимеры – полиуретаны. В 1937 году Байер с сотрудниками синтезировали полиуретановые эластомеры взаимодействием диизоцианатов с различными гидроксилсодержащими соединениями (полиолами). Затем на основе этих композиций они получили жесткие и эластичные пенополиуретаны. Работы того периода преследовали цель заменить полиуретанами такие стратегические материалы, как натуральный каучук, сталь, пробку. С того времени эта область химии полимеров развивалась бурными темпами. В разработку химии ПУ внесли вклад практически все промышленно развитые страны. В нашей стране интенсивные исследования в этом направлении начаты в 60-х годах группой ученых из Института химии высокомолекулярных соединений АН УССР под руководством академика Ю. С. Липатова. Велись работы также в Институте высокомолекулярных соединений РАН, Институте химической физики РАН, московском и казанском химико-технологических институтах, Всероссийском научно-исследовательском институте синтетических смол (г. Владимир) и других вузах и научно-исследовательских институтах. В результате проведенных исследований были созданы тысячи полиуретановых композиций и многочисленные технически ценные материалы на их основе. Что касается полимочевины, то, несмотря на уникальные физико-механические свойства этого полимера, высокая реакционная способность, близость Тпл и Тразл, отсутствие доступных растворителей ограничивали ее промышленное применение. Разработчиком полимочевины систем в том виде, в котором она в настоящее время представлена на рынке, признана компания Texaco Chemical Co (позднее вошла в состав Huntsman Corporation), где вместо традиционных для химии полиуретанов высокомолекулярных полиэфирполиолов стали применять полиэфирамины – схожие с ними продукты, но содержащие на концах макромолекул аминные группы. Это позволило повысить производительность технологического процесса. Использование новых видов сырья и улучшенного распыляющего оборудования позволило преодолеть начальные проблемы, связанные с этой технологией, такие как смачивание подложки, адгезия между подложкой и покрытием, а также качество конечной поверхности. В первые годы после внедрения в практику полимочевина была отнесена к классу полиуретанов и лишь в последние семь лет была выделена в самостоятельный класс покрытий. Полимочевинные покрытия характеризуются рядом высоких физико-механических показателей, выделяющих их среди других пленкообразующих материалов (эпоксидных, полиэфирных, акриловых, каучуковых и др. ). Они сочетают в себе такие прикладные свойства, как высокая скорость отверждения (даже при температурах ниже 0 оС), отсутствие чувствительности к влаге, исключительные физические свойства (высокая твердость, гибкость, сопротивление на раздир и прочность при растяжении, превосходную адгезию к различным подложкам, химическую стойкость и стойкость по отношению к воде), имеют хорошие диэлектрические показатели. Эти свойства обуславливают высокую погодостойкость таких материалов и сопротивлению истиранию. Специфические свойства отверждения и исключительные свойства получаемых пленок, позволяет использовать технику нанесения полимочевинных покрытий методом распыления для различных целей, в частности для защиты от коррозии, для создания защитных покрытий, мембран, футеровочных и уплотняющих составов. Немного химии. Химию полиуретановых покрытий можно разделить на три части: Полиуретановые покрытия Покрытия на основе полимочевин Гибридные полиуретан/полимочевинные покрытия. Выбор между различными полиуретановыми технологиями зависит от многих параметров. Наилучший компромисс между стоимостью процесса и качеством продукта достигается в случае полиуретана, но это применение этой технологии ограничено узким кругом применения продукта. Полиуретановые покрытия способны к образованию пузырей, если влажность подложки, на которую наносится это покрытие, превышает пять процентов. Такая ситуация обусловлена конкуренцией между водой и гидроксильными группами полиолами в реакции между ОН-группой и изоцианатной группой. В связи с этим содержание влаги в окружающей среде, а также температура окружающей среды является ограничивающими факторами для полиуретанов и других систем, обладающих химической реакционной способностью. Гибридные системы уже имеют более широкие возможности для различных применений, однако наличие катализаторов в таких системах делает их более чувствительными к влажности по сравнению с «чистыми» полимочевинными системами. Кроме того, поскольку катализированная реакция между полиолом и изоцианатом ведет себя по-другому, чем реакция между амином и изоцианатом, при изменении рабочей температуры гибридная система становится менее устойчивой. Полимочевина может использоваться в экстремальных условиях. При ее использовании на подложках, почти насыщенных водой, полимочевина не будет вызывать образование пузырей; образование пузырей не произойдет и в том случае, когда воздух содержит большое количество влаги. Даже при низких температурах покрытие из полимочевины будет все еще подвергаться отверждению. Зависимость между структурой и свойствами полимочевин Покрытия на основе полимочевин представляют собой толстослойные эластомерные пленки, сочетающие в себе высокую прочность и эластичность, исключительной устойчивостью к истиранию и раздиру. Такое сочетание свойств обусловлено особенностями строения полимочевин. Химическая специфика полимочевин определяется участием в построении полимерной цепи олигомерных блоков различной природы и гибкости, что дает основание рассматривать полимочевину как блок-сополимер, в котором чередуются гибкие и жесткие блоки. Чередование блоков различной природы позволяет получать материалы со всей гаммой свойств. Роль гибких блоков в полимочевине играют олигомерные эфиргликоли, роль жестких – уретановые и мочевинные группировки, а также ароматические ядра, входящие в состав диизоцианатов и удлинителей цепи. Масса полиэфирных звеньев составляет 50-80% от массы конечного продукта и определяет гибкость его цепей и другие свойства. Ароматические диизоцианаты более активны и менее токсичны, чем алифатические, но последние вследствие отсутствия ауксохромных групп образуют полимочевины более светостойкие. Закономерности формирования покрытий на основе полимочевин. Выявление взаимосвязи между составом, условиями синтеза, строением и свойствами создает предпосылки для направленного изменения свойств полимочевин. На протекание процесса формирования покрытий и физической структуры полимерной сетки оказывают влияние многие факторы: Химическое строение и реакционноспособность исходных компонентов; Молекулярный вес и функциональность олигомеров и полиизоцианатов; Соотношение и концентрация реакционноспособных групп; Температурный режим отверждения. Специфические особенности применения продукта. Наиболее важным моментом получения полимочевинных покрытий является смешивание компонентов. При получении полимочевинных покрытий смешивание компонентов происходит непосредственно перед нанесением. Поэтому большое значение имеет вопрос о «жизнеспособности» таких смесей. Жизнеспособность определяется реакционной способностью аминогрупп и изоцианатной составляющей. Так, например, введение алифатических полиизоцианатов или гидроксисоединений со вторичными функциональными группами приводят к повышению времени жизни смесей, что связано со значительно меньшей реакционной способностью указанных составляющих. Хорошее смешивание может быть достигнуто при использовании специального модуля смешивания за счет соударения перемешивающих частиц и механического воздействия на систему. Рабочее давление и повышенная температура повышают эффективность смешения. Новое оборудование для распыления композиции позволяет устанавливать различную температуру для двух компонентов, что обеспечивает оптимальные условия смешения двух компонентов. Индекс полимерной системы обычно сохраняют на более высоком уровне по отношению к количеству изоцианата. Это делается для того, чтобы компенсировать потери изоцианатных групп при отверждении полимера в связи с протеканием побочной реакции взаимодействия изоцианата с влагой воздуха. Важнейшие аспекты технологии нанесения полимерного покрытия на основе полимочевины. Полимочевинные распыляемые покрытия на первый взгляд очень легко наносятся. Полимочевина быстро отверждается, покрытия готовы выполнять свою роль практически сразу после нанесения на поверхности. Композиции на основе полимочевин практически не чувствительны к воде и температуре. Однако применение покрытий на основе полимочевин связано с некоторыми проблемами, что обусловлено неправильными подходами в технологии полимочевинных покрытий. Эти проблемы связаны в первую очередь с отсутствием достаточного опыта, а также оборудования, необходимого для этой технологии. Первая проблема заключалась в плохом смачивании подложки, что было связано с использованием исключительно быстрых полимочевинных систем. Высокая реакционная способность приводит к тому, что первоначально образуется пленка, обладающая плохим качеством поверхности. Первым шагом к решению этой проблемы является тонкая настройка оборудования, использование нелетучих органических разбавителей, и новых МДИ-формполимеров привело к улучшению качества поверхности без изменения рабочего времени системы. Второй недостаток, обнаруженный при появлении этого продукта на рынке, заключается в ухудшении адгезии к верхнему слою. Проведенные исследования, что плохая адгезия полимочевины к верхнему слою в большинстве случаев была связана с использованием некачественного сырья, а также несоответсвующих производственных систем или оборудования для распыления. Стоимость технологии нанесения полимочевинных покрытий также является серьезным барьером на пути этой технологии к рынку. Сырье для полимочевин являются более дорогими по сравнению с другими полимерными материалами, начальные инвестиции в оборудование также являются довольно большими. Однако, если учитывать время достижения полимером эксплутационных свойств и возможность его использования в тех случаях, когда невозможно применять другие системы, полимочевина становится конкурентоспособной. Заключение. Технология нанесения защитных покрытий на основе полимочевины отличается от других методов нанесения покрытий и может быть использована там, где невозможно применение других систем. Высокая скорость отверждения позволяет использовать эти покрытия в тех случаях, когда покрытие необходимо нанести в очень короткий промежуток времени. Тот факт, что реакция между изоцианатом и водой не оказывает влияния на физические свойства наносимого покрытия, позволяет наносить полимочевину и в условиях высокой влажности, и, таким образом, позволяет не придерживаться строгих ограничений по отношению к содержанию влаги в подложке как в случае с полиуретанами. Хотя понижение температуры снижает скорость отверждения полимочевины, тем не менее, отверждение полимочевинных покрытий может протекать при таких температурах, при которых эта реакция не протекает для других химических соединений. Таким образом, тщательный подбор сырья для исходной композиции, тонкая отладка оборудование и пользование услугами специализированных и высококвалифицированных операторов, обеспечивают надежность и долговечность полимерных покрытий на основе полимочевин, напыляемых в самых жестких условиях. Большое значение имеет глубина превращения, определяющая степень сшивки и дефектность полимерной сетки.