Моделювання змочування діоксиду титану та сталевої підкладки у водно-акрилових лакофарбових матеріалах у присутності поверхнево-активних речовин
DOI:
https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.252757Ключові слова:
змочування покриттів, ПАР, фарби водорозчинні, органічні покриттяАнотація
Наведено результати дослідження впливу двох добавок: полісилоксану (ПС) та поліакрилату натрію (ПАН) на змочування різних субстратів у водно-акрилових лакофарбових матеріалах (ВД-ЛКМ).
Як тверді субстрати використовували: діоксид титану (TiO2), парафін (PA), сталь (ST) і скло (GL). Як критерій оцінки змочуваності твердих підкладок використовували крайовий кут змочування (θ°) і відношення (dCosθ/dCПАР). У водних розчинах (без акрилової смоли) обидва ПАР покращують змочування підкладок. Для ПС усі досліджені субстрати залежно від депресії θ можна розмістити у ряд: ST>PA>GL>TiO2.
Для ПАН: PA>TiO2>GL>ST. Введення в композиції акрилового плівкоутворююча посилює змочуючу здатність ПАН (порівняно з водним розчином ПАР). При збільшенні концентрації ПАН від 0 до 4 г/дм3 у розчинах акрилової смоли крайовий кут змочування сталі зменшується на 6÷8° (у той час як у воді лише на 3°).
По відношенню до TiO2 змочуюча активність ПАН не залежить від вмісту у воді акрилу. ПС в акриловмісних композиціях виявляє гіршу змочуючу активність, ніж ПАН. Введення ПАР у композиції покращує якість покриттів. При оптимальних вмістах ПАН у композиціях зменшується швидкість корозії покриттів (у дистильованій воді на 45 %, у 60 % розчині NaCl на 60 %). При цьому блиск покриттів зростає на 50 %, а адгезія збільшується на 2 бали (відповідно до стандарту ISO 11845:2020). Це повністю корелює з характером впливу ПАР на змочування сталевої підкладки та пігменту (діоксиду титану). На основі ймовірносно-детермінованого планування проведена оптимізація складів ВД-ЛКМ, що забезпечує їх максимальне змочування TiO2 і ST. Виведено рівняння для розрахунку θ° залежно від вмісту акрилового полімеру та ПАР.
Посилання
Ortiz-Herrero, L., Cardaba, I., Bartolomé, L., Alonso, M. L., Maguregui, M. I. (2020). Extension study of a statistical age prediction model for acrylic paints. Polymer Degradation and Stability, 179, 109263. doi: https://doi.org/10.1016/j.polymdegradstab.2020.109263
Dao, P. H., Nguyen, T. D., Nguyen, T. C., Nguyen, A. H., Mac, V. P., Tran, H. T. et. al. (2022). Assessment of some characteristics, properties of a novel waterborne acrylic coating incorporated TiO2 nanoparticles modified with silane coupling agent and Ag/Zn zeolite. Progress in Organic Coatings, 163, 106641. doi: https://doi.org/10.1016/j.porgcoat.2021.106641
Kozakiewicz, J., Trzaskowska, J., Domanowski, W., Kieplin, A., Ofat-Kawalec, I., Przybylski, J. et. al. (2020). Studies on synthesis and characterization of aqueous hybrid silicone-acrylic and acrylic-silicone dispersions and coatings. Part II. Progress in Organic Coatings, 138, 105297. doi: https://doi.org/10.1016/j.porgcoat.2019.105297
Ji, S., Gui, H., Guan, G., Zhou, M., Guo, Q., Tan, M. Y. J. (2021). A multi-functional coating based on acrylic copolymer modified with PDMS through copolymerization. Progress in Organic Coatings, 156, 106254. doi: https://doi.org/10.1016/j.porgcoat.2021.106254
Ji, S., Gui, H., Guan, G., Zhou, M., Guo, Q., Tan, M. Y. J. (2021). Molecular design and copolymerization to enhance the anti-corrosion performance of waterborne acrylic coatings. Progress in Organic Coatings, 153, 106140. doi: https://doi.org/10.1016/j.porgcoat.2021.106140
Voogt, B., Venema, P., Sagis, L., Huinink, H., Erich, B., Scheerder, J., Adan, O. (2019). Surface characterization of drying acrylic latex dispersions with variable methacrylic acid content using surface dilatational rheology. Journal of Colloid and Interface Science, 556, 584–591. doi: https://doi.org/10.1016/j.jcis.2019.08.074
Arai, K., Mizutani, T., Kimura, Y., Miyamoto, M. (2016). Unique structure and properties of inorganic–organic hybrid films prepared from acryl/silica nano-composite emulsions. Progress in Organic Coatings, 93, 109–117. doi: https://doi.org/10.1016/j.porgcoat.2015.12.002
Zhou, G. qiang, Wang, Y. Y. (2019). Preparation and application of modified hydr oxyl acrylic dispersion without solvent by a four step synthetic approach. Progress in Organic Coatings, 130, 93–98. doi: https://doi.org/10.1016/j.porgcoat.2019.01.049
Wong, J. C., Ngoi, K. H., Chia, C. H., Jeon, T., Kim, H., Kim, H.-J. et. al. (2022). Surface hardness and abrasion resistance natures of thermoplastic polymer covers and windows and their enhancements with curable tetraacrylate coating. Polymer, 239, 124419. doi: https://doi.org/10.1016/j.polymer.2021.124419
Silva, M. F., Doménech-Carbó, M. T., Osete-Cortina, L. (2015). Characterization of additives of PVAc and acrylic waterborne dispersions and paints by analytical pyrolysis–GC–MS and pyrolysis–silylation–GC–MS. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, 113, 606–620. doi: https://doi.org/10.1016/j.jaap.2015.04.011
Izmitli, A., Ngunjiri, J., Lan, T., Pacholski, M. L., Smith, R., Langille, M. et. al. (2019). Impact of silicone additives on slip/mar performance and surface characteristics of waterborne acrylic coatings. Progress in Organic Coatings, 131, 145–151. doi: https://doi.org/10.1016/j.porgcoat.2019.02.019
Bamane, P. B., Jagtap, R. N. (2022). Synthesis and characterisation of a non-halogenated water-based functional additive to improve ink-adhesion on untreated polypropylene surfaces. International Journal of Adhesion and Adhesives, 113, 103077. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijadhadh.2021.103077
Ouyang, S., Lin, Z., Cao, L., Ding, Y., Shen, L. (2021). Preparation of excellent-water-resistance water-borne alkyd/acrylic hybrid coatings with varied maleic anhydride content. Progress in Organic Coatings, 161, 106537. doi: https://doi.org/10.1016/j.porgcoat.2021.106537
Kubiak, K. J., Mathia, T. G., Wilson, M. C. T. (2009). Methodology for metrology of wettability versus roughness of engineering surfaces. Proceeding of 14th International Congress of Metrology. Available at: https://www.researchgate.net/publication/215751897_Methodology_for_metrology_of_wettability_versus_roughness_of_engineering_surfaces
Malyshev, V. P. (1981). Veroyatnostno-determinirovannoe planirovanie eksperimenta. Alma-Ata: Nauka AN KazSSR, 116. Available at: https://rusneb.ru/catalog/000199_000009_001059848/
Ostrovnoy, K., Dyuryagina, A., Demyanenko, A., Tyukanko, V. (2021). Optimization of titanium dioxide wetting in alkyd paint and varnish materials in the presence of surfactants. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4 (6 (112)), 41–50. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.237879
Protod'yakonov, M. M. (1932). Sostavlenie gornyh norm i pol'zovanie imi. Moskva, Leningrad, Novosibirsk: Gos. Nauchno-tekhn. Gornoe izd-vo, 36. Available at: https://rusneb.ru/catalog/000200_000018_rc_2676489/
Dyuryagina, A. N., Tyukan'ko, V. Yu., Demyanenko, A. V., Kukemin, Ye. A. (2010). Study of polyorganosiloxanes wetting activity in the presence of surfactants. Lakokrasochnye materialy i ih primenenie, 10, 38–40. Available at: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=23487903
Dyuryagina, A. N., Kulemina, E. A., Poluykova, A. A., Degtyareva, S. I. (2012). Issledovanie smachivayuschey sposobnosti aminosoderzhaschih poverhnostno-aktivnyh veschestv. Himicheskiy zhurnal Kazahstana, 1, 128–135. Available at: https://nauka.kz/page.php?page_id=964&lang=1&page=4586
Tyukanko, V. Y., Duryagina, A. N., Ostrovnoy, K. A., Demyanenko, A. V. (2017). Study of wetting of aluminum and steel substrates with polyorganosiloxanes in the presence of nitrogen-containing surfactants. Bulletin of the Tomsk Polytechnic University. Geo Аssets Engineering, 328 (11), 75–82. Available at: http://izvestiya.tpu.ru/archive/article/view/1949
Dyuryagina, A. N., Ostrovnoy, K. A., Kozik, D. Yu. (2021). Modifying effect of petrochemical waste processing products on wetting and stabilization of solid-phase particles. Bulletin of the Tomsk Polytechnic University. Geo Аssets Engineering, 332 (12), 164–172. doi: https://doi.org/10.18799/24131830/2021/12/3124
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2022 Antonina Dyuryagina, Aida Lutsenko, Alexandr Demyanenko, Vitaliy Tyukanko, Kirill Ostrovnoy, Alyona Yanevich
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.
