Сб. тезисов докладов Инновационные материалы и технологии в дизайне. 19-20 марта 2015

Научно-исследовательский институт химии и технологии полимеров имени академика В.А. Каргина с опытным заводом, г. Дзержинск

СТРУКТУРНЫЙ ТЕРМООТВЕРЖДАЕМЫЙ АКРИЛОВЫЙ КЛЕЙ СПЕЦИАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ

Аннотация. Разработан одноупаковочный реакционноспособный акриловый клей на основе раствора полиэфирполиуретана в глицидилметакрилате для прочного соединения алюминиевых и других субстратов с высокими адгезионными характеристиками, обеспечивающий достаточную теплостойкость при 180 ºС.

Ключевые слова: структурный акриловый клей, теплостойкость, адгезионные пока­ затели.

Среди полимерных клеев наиболее перспективными являются структурные акриловые клеи, широко применяемые в различных отраслях промышленности благодаря высоким прочностным характеристикам и адгезии к большинству известных материалов. Структурные акриловые адгезивы представляют собой растворы эластомеров в метакриловых мономерах с инициирующей и ингибирующей системами. При их радикальной полимеризации обеспечивается равномерное распределение каучуковой фазы в жесткой полимерной матрице, что придает клеевому шву повышенную эластичность и стойкость к механическим нагрузкам. Эти композиции в основном являются двухупаковочными с разделенной инициирующей системой.

Целью работы явилось создание одноупаковочного адгезива с высокими прочностными характеристиками при отслаивании, сдвиге и отрыве, в первую очередь, на алюминиевых субстратах без их предварительной обработки, в том числе с замасленной поверхностью, обладающего достаточной теплостойкостью при температурах до 180 °С.

Для решения поставленной задачи в качестве мономерной основы испытывались глицидилметакрилат, метакрилаты пропилен- и этиленгликоля, полярные группы которых придают повышенные адгезионные свойства клеевому шву. Из термопластичных полимеров были выбраны полиэфирполиуретаны марок «Десмокол 400», «Десмокол 540». Инициаторами служили третбутилпербензоат (ТБПБ) и 2,2´-азо-бисизобутиронитрил (АДН). Был подобран оптимальный температурный режим отверждения адгезива. Введение в состав клея структурирующих добавок (форполимера диаллилизофталата и N,N’-(1,3-фени­ лен)-дималеимида) позволило повысить его теплостойкость [1,2]. Физико-механические характеристики разработанного термоотверждаемого акрилового адгезива под маркой «Анатерм-222» представлены в таблице.

Свойства «Анатерм-222»

© О. А. Синеокова, З. С. Хамидулова, А. П. Синеоков, 2015.

11

Клей также был испытан при склеивании замасленных поверхностей. Сопоставление результатов испытаний на обезжиренных и замасленных образцах показало малую чувствительность композиции к состоянию поверхности.

При замене инициатора ТБПБ на АДН удалось понизить температурный режим отверждения клея со 120 ºС до 80 ºС. Данная модификация адгезива применялась при склеивании вулканизованной резины с нержавеющей сталью. Было показано, что при определенной технологии склеивания можно добиться высоких прочностей при отслаивании без предварительной дробеструйной обработки поверхности металла и шероховки резины. При склеивании нержавеющей стали марки 07Х16Н4Б с резиной на основе бутадиеннитрильного каучука прочности при отслаивании составили 7–8 кН/м, а с резиной на основе бутадиенстирольного каучука – 9–10 кН/м.

Список литературы

1.СинеоковаО.А.,ХамидуловаЗ.С.,ЧервяковаГ.Н.,БелодедЛ.Н.,ЖдановаО.Г.Акриловый ад-

гезив термоотверждения для металлических субстратов // Сборник трудов Международной научно-технической конференции «Современные достижения в области клеев и герметиков. Материалы, сырье, технологии», 17–19 сентября 2013 г, Дзержинск. 2013. С. 164–165.

2.Синеокова О.А., Хамидулова З.С., Жданова О.Г., Синеоков А.П. Термоотверждаемый струк-

турный акриловый адгезив // Клеи. Герметики. Технологии. 2014. № 9. С. 5–8.

УДК 661.174 О. А. Зыбина

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет, Санкт-Петербург

С. С. Мнацаканов

Санкт-Петербургский государственный институт кино и телевидения, Санкт-Петербург

Механизм термолитического синтеза интумесцентных теплоизолирующих покрытий

Аннотация. Рассмотрена феноменология процессов, происходящих при термолитическом формировании субстратизолирующего слоя в интумесцентных системах и функциональный вклад «обязательных» ингредиентов.

Ключевые слова: огнезащитные вспучивающиеся покрытия, интумесцентные материалы, пенококс.

Проблема обеспечения пожарной безопасности всегда являлась и является одной из наиболее острых. Это связано с тем, что основная масса широко используемых в строительстве материалов «боится» высоких температур и пламени. Одним из способов огнезащиты строительных конструкций является обработка поверхности специальными огнезащитными композиционными материалами типа лакокрасочных. Практический, функциональный смысл современных огнезащитных вспучивающихся материалов за-

© О. А. Зыбина, С. С. Мнацаканов, 2015.

12

ключается в термолитическом образовании на поверхности защищаемой конструкции пенококсового карбонизированного слоя с низкой теплопроводностью.

Общепринятые представления о механизме термолитического синтеза теплоизолирующего слоя не отвечают на главные вопросы: каким образом формируется пространственная структура полимерного каркаса и за счет чего происходит своевременное и быстрое отверждение вспененного расплава образовавшихся смол [1].

В результате проведенных исследований [2] нами были кардинально пересмотрены функции основных ингредиентов интумесцентных огнезащитных композиций (пентаэритрита, меламина, полифосфата аммония) и предложен более обоснованный механизм синтеза интумесцентного слоя при термолизе огнезащитного покрытия.

Многие авторы пентаэритрит называют агентом карбонизации, который должен с фосфорной кислотой образовывать эфиры [1]. Мы показали, что пентаэритрит в описанных условиях термолиза является источником альдегидов – проявляет поведение, в большей степени характерное для углеводов, в частности по реакции типа ретроальдольного распада, образует продукты альдольной конденсации – формальдегид и ацетальдегид.

Меламин, мочевина и дициандиамид не являются в прямом смысле порофорами, они непосредственно участвуют в строительстве интумесцентного слоя, взаимодействуя с альдегидами с образованием аминоальдегидных смол сложного состава.

Полифосфат аммония вносит существенный, и возможно, основной вклад в газообразование, своевременно освобождая в процессе химических превращений воду и аммиак. Образовавшаяся фосфорная кислота обеспечивает стремительное отверждение вспененного расплава меламиноальдегидной смолы. Кроме того, полифосфат катализирует процесс карбонизации с последующей графитацией образовавшегося пространственно-сшитого полимерно-олигомерного каркаса и удерживает образующийся пенококс на поверхности защищаемой конструкции за счет хемосорбции, являясь, по сути, главным адгезионным агентом огнезащитной композиции в процессе термолиза.

Функция диоксида титана – зародышобразователь ячеистой структуры. Его частицы являются каталитическими центрами, на которых зарождается интумесцентный процесс – разлагается на альдегиды пентаэритрит, и вокруг которых формируются значительные объемы газообразных продуктов различных химических превращений. Помимо этого диоксид титана как тугоплавкий наполнитель сообщает формирующемуся пенококсу дополнительные эксплуатационные свойства, в частности большую термостойкость и прочность.

Таким образом, при термолизе вспучивающейся системы на основе пентаэритрита, меламина и фосфатов аммония ключевым процессом является синтез трехмерной аминоальдегидной полимерно-олигомерной смолы сложного состава и строения, которая вспенивается газообразными побочными продуктами протекающих превращений и отверждается при участии фосфорных кислот. В результате, образуется объемный и сравнительно прочный пенококс с хорошими теплоизолирующими свойствами.

Список литературы

1.Ненахов С.А., Пименова В.П. Физикохимия вспенивающихся огнезащитных покрытий на основе полифосфата аммония. Литературный обзор // Пожаровзрывобезопасность. 2010.

№ 8. С. 11–58.

2.ЗыбинаО.А.,ЯкунинаИ.Е.,БабкинО.Э.,МнацакановС.С.,ВойноловичЕ.Д. Специфические реакции ингредиентов в огнезащитных вспучивающихся лакокрасочных композициях // Лакокрасочные материалы и их применение. 2014. № 12. С. 30–33.

13

УДК 771.531.3 Я. В. Кириллова, К. Б. Греков

Санкт-Петербургский государственный институт кино и телевидения, Санкт-Петербург

Полимерные покрытия для реставрации кинофотоматериалов

Аннотация. Проведены исследования, ориентированные на изучение методов реставрационной обработки кинофотоматериалов, а также принципов создания рецептур реставрационных материалов.

Ключевые слова: реставрация кинофотоматериалов.

Впоследнее десятилетия проблема сохранности фильмофонда страны стала особенно острой. Это объясняется, с одной стороны, ужесточением условий эксплуатации фильмовых материалов вследствие сокращения их тиражей, а с другой– недостаточным уровнем физикомеханических свойств. Отметим, что коллекция Государственного фильмофонда Российской Федерации включает 29 тысяч названий отечественных игровых, анимационных и научнопопулярных кинокартин, около 40 тысяч названий зарубежных фильмов. Соответственно для активного использования данной коллекции в России и при обмене фильмами с зарубежными странами, а также для обеспечения длительного хранения фильмовых материалов в архивах необходимо осуществлять контроль и своевременную реставрационную обработку.

Несмотря на значительный опыт работ, посвященных исследованию методов реставрационной обработки фильмового материала, все они преимущественно подходят лишь для пленок на триацетатцеллюлозной основе и являются достаточно сложными многостадийными процессами. В связи с этим, весьма актуальными являются проблемы эффективной реставрации фильмового материала на основе из полиэтилентерефталата (ПЭТФ).

При изучении научно-технической и патентной литературы за период с 1980г. по настоящее время, посвященной различным методам и способам реставрации, особое внимание было уделено анализу применяемых для реставрации полимерных покрытий. В результате анализа таких полимерных покрытий, материалов, их достоинств и недостатков, области применения и принципов построения рецептур выяснилось, что для ПЭТФ-основы не разработано приемлемого полимерного покрытия. Следовательно, главной задачей является разработка рецептуры композиции для создания полимерного покрытия, улучщающего эксплуатационные характеристики фильмового материала, а также получения реставрационного эффекта на ПЭТФ-основе.

Объектами исследования являлись различные образцы пленочных материалов из ПЭТФ, например контратип, изготовленный на пленке KODAK VISION Color Intermediate Film 2242 и фильмокопия на пленке Fujifilm F-CP 3519 Fujicolor positive Film 3519 [1].

Вкачестве компонентов для создания реставрационного покрытия выбраны акрилатные сополимеры, оптически прозрачные полимеры, не отличающиеся по комплексу оптических свойств от материала основы, и установлены их составы, определяющие комплекс наиболее важных свойств реставрируемой пленки: адгезию полимера к полимерной основе, гибкость

исохранность его в процессе эксплуатации и пассивного хранения.

Для составления рецептуры было предложено использовать следующие компоненты: пленкообразователи – смолу акриловую Degalan LP 65/12, смолу акриловую Eterac 7119 X-50,

© Я. В. Кириллова, К. Б. Греков, 2015.

14

водную дисперсию акрилатного сополимера Finndisp А 2002; коалесцент дованол DOLPAD; растворители: Р-4 (толуол – 62 %, ацетон – 26 % , бутилацетат – 12%), ортоксилол, метиленхлорид; дополнительные добавки: фуллерены С60 и С70[2].

В результате применения покрытий на основе представленной рецептуры были получены следующие результаты:

––визуальная оценка кинофотоматериала с нанесенным полимерным покрытием показала полное отсутствие царапин и улучшение качества материала на две категории;

––после обработки образцов в растворах для промывания кинопленок при соблюдении режимов, последующая визуальная оценка показала стойкость покрытия на пленке методом изгибания;

––при измерении оптической плотности образца с нанесенным покрытием было установлено изменение на 0,01Б по сравнению с эталонной пленкой, что попадает в предел отклонений диапазона измерений, установленных сертификатом о калибровке № Д.ДЖО.М-5247-13 до 0,03Б.

––показано отличное сохранение физико-механических характеристик, а также стойкость к действию сред с различными значениями рН и УФ-излучению.

Список литературы

1.Кириллова Я.В., Греков К.Б. Исследование возможности использования полимерных покрытий для обработки фильмовых материалов на полиэтилентерефталатной основе //

Мир техники кино. 2014. № 3 (32). С.25–27.

2.КирилловаЯ.В.,ГрековК.Б.Новые подходы к реставрационной обработке полиэтилентерефталатной основы архивных кинофотоматериалов // Вестник ВСГУТУ. 2014. № 3. С.12–19.

ВЛИЯНИЕ СОСТАВА МЕЖФАЗНЫХ СЛОЕВ НА ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПЛЕНОК

НА ОСНОВЕ БЕЗЭМУЛЬГАТОРНЫХ ЛАТЕКСОВ

Аннотация. Изучены коллоидно-химические свойства и пленкообразующую способность безэмульгаторных латексов карбоксилированных стирол-акрилатных и акрилатных сополимеров. Проводились исследования по изучению влияния соотношения анионного и неионогенного ПАВ в составе межфазного слоя на коллоидно-химические свойства латексов. Было установлено, что пленки и покрытия на основе безэмульгаторных латексов по сравнению с пленками и покрытиями на основе обычного латекса характеризуются более высоким комплексом свойств, что свидетельствует о меньшей дефектности структуры пленок, обусловленной отсутствием в них низкомолекулярных гидрофильных ПАВ.

© А. С. Сердцелюбова, И. А. Толмачев, В. К. Васильев, 2015.

15

Ключевые слова: безэмульгаторные латексы, акрилатные сополимеры, водно-диспер­ сионные материалы.

Мы провели серию экспериментов по изучению влияния соотношения анионного и неионогенного ПАВ в составе межфазного слоя на коллоидно-химические свойства и пленкообразующую способность безэмульгаторных латексов акрилатных и стирол-акрилатных сополимеров, синтезированных в ООО «Норд-Синтез» [1]. Результаты экспериментов приведены в табл. 1.

Как видно из табл. 1, при увеличении содержания анионактивного ПАВ от 1,0 до 1,5%, имеет место увеличение толщины межфазного слоя и снижение скорости коагуляции.

Таблица 1 – Коллоидно-химические показатели латексов с различным соотношением ПАВ и составом полимера

О пленкообразующей способности безэмульгаторных латексов судили по данным оценки деформационно-прочностных свойств, водопоглощения и адгезионной прочности покрытий. Результаты оценки свойств пленок и покрытий представлены в табл. 2.

Пленки и покрытия на основе безэмульгаторных латексов, по сравнению с пленками и покрытиями на основе обычного латекса стирол-акрилатного сополимера DL-420, характеризуются более высоким уровнем свойств. Аналогичные результаты были получены при сопоставлении свойств наполненных пленок и покрытий.

Таблица 2 – Свойства пленок и покрытий, полученных из латексов

Примечание: σр – предел прочности при растяжении, Е– модуль упругости, εр– относительное удлинение при разрыве.

Такая оптимизация свойств обусловлена отсутствием ПАВ на межфазных границах пленкообразователь-субстрат, пленкообразователь-минеральная фаза, что обеспечивает более эффективное взаимодействие фаз и снижение микродефектности структуры пленок и покрытий.

16

Список литературы

1.Сердцелюбова А.С., Толмачев И.А., Васильев В.К., Морозова Л.В. Безэмульгаторные акри-

латные латексы – новый вид пленкообразующих систем для водно-дисперсионных красок // Потенциал современной науки. 2014. С.44–48.

УДК 678.5 А. Д. Коптяева, О. Э. Бабкин

Санкт-Петербургский государственный институт кино и телевидения, Санкт-Петербург

УФ-КЛЕЙ ДЛЯ ХОЛОДНОГО ТИСНЕНИЯ

Аннотация. В работе описан процесс получения УФ-клея и проверки его свойств. Ключевые слова: холодное тиснение, фольга, УФ-клей.

Холодное тиснение получило свое развитие благодаря созданию УФ-полимеризующихся клеев.

Холодное тиснение – это процесс нанесения фольги на запечатываемый материал с помощью УФ-клея. В настоящее время тиснение фольгой считается одним из самых популярных и эффективных способов отделки упаковочно-этикеточной продукции. Достоинствами холодного тиснения являются низкая стоимость, быстрота изготовления инструментов, простота и высокая точность приводки изображения [3].

Холодным способом можно тиснить те материалы, которые не выдерживают нагрева, например тонкие пленки, используемые для производства упаковки и этикеток. Путем холодного тиснения можно получать растрированное изображение и воспроизводить полутона. Эта технология позволяет более оперативно производить замену дизайна.

Холодное тиснение фольгой является разновидностью ламинирования. В процессе холодного тиснения производится приклеивание к запечатываемому материалу металлизированной фольги с помощью УФ-клея. В настоящее время технология холодного тиснения реализована в двух вариантах: «сухом» и «мокром». В устройствах «сухого» тиснения применяются УФ-клеи с катионным механизмом, «мокрого» тиснения – УФ-клеи радикального отверждения. Более перспективной считается «мокрая» технология­ [2].

Данная работа посвящена изучению УФ-клея как главной и необходимой составляющей процесса холодного тиснения. На основе зарубежного УФ-клея мы разработали свои клеи. Это УФ-клеи радикального отверждения на основе диакрилатной смолы с полиэфируретаном. Клеи относятся к классу ненасыщенных смол, содержат двойные связи, благодаря которым под УФ-лампой происходит образование трехмерной сетки. Уретановые акрилаты характеризуются достаточно высокой вязкостью, а добавление органических растворителей, активных разбавителей способствует увеличению их твердости [1].

© А. Д. Коптяева, О. Э. Бабкин, 2015.

17

Список литературы

1.Бабкин О.Э. Полимерные покрытия УФ-отверждения. СПб.: СПбГУКиТ, 2012.

2.Гудилин Д. Тиснение фольгой // КомпьюАрт. 2006. № 1.

3.Холодное тиснение: особенности технологии // Флексо-плюс. 2005. №1. URL : http://www. flexoplus.ru/ archive.html

УДК 678.5 К. В. Солодовник, О. Э. Бабкин

Санкт-Петербургский государственный институт кино и телевидения, Санкт-Петербург

Фотополимеризующиеся композиции для 3D-прототипирования

Аннотация. В работе описан процесс выращивания 3D-моделей из разных материалов. Ключевые слова: фотополимерные композиции, 3D-прототипирование.

3D-прототипирование – процесс изготовления макетов изделий различного назначения и сложности – имеет ряд преимуществ по сравнению с другими способами современного макетирования.

Оперативное прототипирование используется для изготовления изделий, или моделей изделий в различном масштабе, в архитектурно-строительном дизайне, рекламе, при изготовлении ювелирной продукции, сувенирной продукции, в криминалистике, археологии, музееведении, медицине и проч.

Впроцессах оперативного прототипирования используются как традиционные композитные материалы на основе гипса, керамики, литейного порошка, полимерного связующего, так и специфические. Например, часто используются пищевые компоненты (шоколад, крахмал), биологические материалы для медицинских целей (стволовые клетки, коллаген, хитозан), другие материалы. Одним из наиболее востребованных материалов являются светочувствительные полимеры – фотополимеры, или, точнее, фотополимерные композиции.

Существуют множество технологий 3D-прототипирования и альтернативой одного из них может стать способ создания объемных структур в среде фотополимеризующейся композиции с использованием голографических изображений. Использование голограмм для послойного «наращивания» 3D-объектов методом фотополимеризации может обеспечивать значительное увеличение скорости формирования объектов по сравнению с существующими методами 3D-прототипирования при последовательном экспонировании излучением, сфокусированным в точку. Исходным прототипов объекта в таком случае становится не компьютерная модель, а его голографический образ.

Вработе рассмотрен такой метод создания 3D-объектов. В качестве материалов взяты фотополимерные композиции на основе акрилатных олигомеров, так как именно такие композиции наиболее часто используются. Их выбор обусловлен рядом факторов, одним

©К. В. Солодовник, О. Э. Бабкин, 2015.

18

из которых является высокая реакционноспособность этих соединений, определяющая

вцелом скорость процесса создания 3D-модели: акрилатные соединения, содержащие

вматрице двойные связи акриловой кислоты и ее производных, реагируют как минимум в 10 раз быстрее при УФ-облучении, чем двойные связи классических полиэфирных ­систем.

Список литературы

1.Грабченко А.И., Внуков Ю.Н., Доброскок В.Л., Пупань Л.И., Фадеев В.А. Интегрированные генеративные технологии, 2011.

2.Бабкин О.Э. Полимерные покрытия УФ-отверждения. СПб.: СПбГУКиТ, 2012.

3.Бабкин О.Э. 3D-макетирование: технологии и материалы: Монография. СПб.: СПбГУКиТ, 2013.

УДК 667 О.А. Летунович

ООО «UNIVERSUM», г. Тверь

А. Е. Легкая, И. В. Седова, О. Э. Бабкин

Санкт-Петербургский государственный институт кино и телевидения, Санкт-Петербург

ВИНИЛИРОВАННЫЕ АЛКИДНЫЕ ОЛИГОМЕРЫ ДЛЯ ПОКРЫТИЙ УФ-ОТВЕРЖДЕНИЯ

Аннотация. Рассмотрены рецептурные условия синтеза винилированных адкидных олигомеров на характеристики полученных продуктов и на их влияние на свойства композиций УФ-отверждения.

Ключевые слова: масла, олигомеры, УФ-отверждение, защитные покрытия.

Технология получения функциональных покрытий, изделий с использованием УФотверждения – одна из интенсивно развивающихся отраслей материалов дизайна. В настоящих условиях, когда взят курс на импортзамещение практически во всех отраслях промышленности, разработки сырьевых компонентов для композиций ультрафиолетового отверждения становятся актуальной задачей.

С учетом отечественной сырьевой и технологической базы разработаны алкидные олигомеры, модифицированные винилтолуолом [1]. Присутствие в них двойных связей С=С позволяет использовать их в композициях УФ-отверждения [2].

Технология синтеза винилалкидных олигомеров включает в себя алкоголиз и полиэтерефикацию масла, фталевого ангидрида и петаэритрита (глицерина), а затем проводят винилирование этого продукта при 150°C винилтолуолом в присутствии катализатора – дитретичного бутилпероксида.

В процессе синтеза винилалкидного олигомера можно изменять его молекулярную массу, содержание двойных С=С связей путем изменения компонентов, в частности масла

(см. таблицу), а также количеством винилтолуола.

©О.А. Летунович, А. Е. Легкая, И. В. Седова, О. Э. Бабкин, 2015.

19

Молекулярно-массовое распределение винилированных алкидных олигомеров проведенное с помощью жидкостной гель-хроматографии показало на практическое отсутствие зависимости ММ полученных олигомеров от используемого масла (количества двойных связей С=С) и существенный ее рост с увеличением содержания в олигомере винилтолуола.

Процентное содержание типов жирных кислот в некоторых маслах, %

Изучение реакционной способности модельных УФ-отверждаемых композиций на основе винилированных алкидов показало, что наибольшей скоростью отверждения обладает состав с использованием винилированного олигомера на основе льняного масла.

Показано, что на стадии синтеза винилированных алкидных олигомеров можно направленно управлять технологическими (нанесение) и эксплуатационными характеристиками УФ-отверждаемых композиций на их основе.

Список литературы

1.Дринберг А.С., Неймарк А.Л. Винилированные алкиды и перспективы их применения в лакокрасочной промышленности // Лакокрасочная промышленность. 2011. № 12.

С. 11–14.

2.Бабкин О.Э., Бабкина Л.А., Летунович О.А., Яценко И.А. Винилированные алкиды в покры-

тиях УФ-отверждения // Лакокрасочные материалы и их применение. 2014. № 5. С. 32–34.

УДК 544.52 А. В. Жданова, О. Э. Бабкин

Санкт-Петербургский государственный институт кино и телевидения, Санкт-Петербург

зависимость свойств пленок уф-отверждения от типа активного разбавителя

Аннотация. В данной работе приводится исследование влияния активного разбавителя на свойства фотополимеризующейся композиции, в частности на значение поверхностного натяжения.

Ключевыеслова:УФ-отверждение, поверхностное натяжение, гидрофильно-гидрофоб­ ный баланс.

© А. В. Жданова, О. Э. Бабкин, 2015.

20