Моделювання змочування діоксиду титану та сталевої підкладки у водно-акрилових лакофарбових матеріалах у присутності поверхнево-активних речовин

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.252757

Ключові слова:

змочування покриттів, ПАР, фарби водорозчинні, органічні покриття

Анотація

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.

Біографії авторів

Antonina Dyuryagina, Manash Kozybayev North Kazakhstan University

PhD, Professor

Department of Chemistry and Chemical Technology

Aida Lutsenko, Manash Kozybayev North Kazakhstan University

Master, PhD Student

Department of Chemistry and Chemical Technology

Alexandr Demyanenko, Manash Kozybayev North Kazakhstan University

PhD

Department of Power Engineering and Radio Electronics

Vitaliy Tyukanko, Manash Kozybayev North Kazakhstan University

PhD

Department of Chemistry and Chemical Technology

Kirill Ostrovnoy, Manash Kozybayev North Kazakhstan University

Master, Senior Lecturer

Department of Chemistry and Chemical Technology

Alyona Yanevich, Manash Kozybayev North Kazakhstan University

Master, Lecturer

Department of Chemistry and Chemical Technologies

Посилання

  1. 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
  2. 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
  3. 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
  4. 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
  5. 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
  6. 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
  7. 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
  8. 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
  9. 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
  10. 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
  11. 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
  12. 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
  13. 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
  14. 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
  15. Malyshev, V. P. (1981). Veroyatnostno-determinirovannoe planirovanie eksperimenta. Alma-Ata: Nauka AN KazSSR, 116. Available at: https://rusneb.ru/catalog/000199_000009_001059848/
  16. 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
  17. 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/
  18. 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
  19. 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
  20. 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
  21. 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

2022-02-28

Як цитувати

Dyuryagina, A., Lutsenko, A., Demyanenko, A., Tyukanko, V., Ostrovnoy, K., & Yanevich, A. (2022). Моделювання змочування діоксиду титану та сталевої підкладки у водно-акрилових лакофарбових матеріалах у присутності поверхнево-активних речовин. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1(6(115), 31–42. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.252757

Номер

Том 1 № 6(115) (2022): Технології органічних та неорганічних речовин

Розділ

Технології органічних та неорганічних речовин

Ліцензія

Авторське право (c) 2022 Antonina Dyuryagina, Aida Lutsenko, Alexandr Demyanenko, Vitaliy Tyukanko, Kirill Ostrovnoy, Alyona Yanevich

Creative Commons License

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.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.