ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОКРЫТИЙ НА ОСНОВЕ ПОЛИВИНИЛАЦЕТАТА, МОДИФИЦИРОВАННЫХ МОНТМОРИЛЛОНИТОМ
Аннотация
Водно-дисперсионные материалы на основе поливинилацетата, благодаря невысокой стоимости, экологической безопасности и хорошим эксплуатационным характеристикам, широко применяются в промышленности, например, в качестве клеевых соединений и связующих лакокрасочных материалов. Недостаток таких материалов – низкая водостойкость, а также сравнительно невысокие физико-механические характеристики. Для улучшения характеристик лакокрасочных покрытий на основе водных дисперсий поливинилацетата предложено модифицировать их введением малых концентраций натриевого монтмориллонита. В работе исследованы характеристики модельных пигментированных лакокрасочных материалов и покрытий на основе поливинилацетата, модифицированных монтмориллонитом. Использовали природный натриевый монтмориллонит, пластифицированную дибутилфталатом водную дисперсию ПВА и пигмент – диоксид титана. Полученные модельные лакокрасочные материалы являются псевдопластическими жидкостями, при этом введение монтмориоллонита вызывает значительное увеличение предела текучести и придает дисперсиям тиксотропные свойства. При введении монтмориллонита (1-2 %) в материал обеспечивается увеличение модуля упругости отвержденной пленки (как непигментированного, так и пигментированного материала) в 3–8 раз без снижения прочности, что обусловлено адгезионным упрочнением композита. Введение монтмориллонита не вызывает ухудшения укрывистости лакокрасочного материала. Модификация покрытий монтмориллонитом способствует повышению их твердости и снижению водопоглощения (до 2,5 раза при введении 2 % монтмориллонита). Снижение водопоглощения полимерного материала при введении монмториллонита может быть связано с уменьшением свободного объема в композите, формированием граничных слоев полимера с измененными физико-химическими свойствами, а также уменьшением коэффициента диффузии воды в композите. Представленный подход для улучшения свойств покрытий может быть реализован без значительных затрат ввиду невысокой стоимости природного натриевого монтмориллонита и простоты введения его в водно-дисперсионные материалы.
Литература
Williams P.A. Handbook of Industrial Water Soluble Polymers. Oxford, UK: Blackwell Publishing Ltd. 2007. 344 p.
Freitag W., Stoye D. Paints, coatings and solvents. Weinheim, New York, Basel, Cambridge, Tokyo: Wiley-VCH. 1998. 414 p.
Peruzzo P.J., Bonnefond A., Reyes Y., Fernández M., Fare J., Ronne E., Paulis M., Leiza J.R. Beneficial in-situ incorporation of nanoclay to waterborne PVAc/PVOH dispersion adhesives for wood applications. Int. J. Adhes. Adhes. 2014. V. 48. P. 295–302. DOI: 10.1016/j.ijadhadh.2013.09.042.
Kaboorani A., Riedl B. Effects of adding nano-clay on performance of polyvinyl acetate (PVA) as a wood adhesive. Composites Part A. 2011. V. 42(8). P. 1031–1039. DOI: 10.1016/j.compositesa.2011.04.007
Gerasin V.A., Antipov E.M., Karbushev V.V., Kulichikhin V.G., Karpacheva G.P., Talroze R.V., Kudryavtsev Y.V. New approaches to the development of hybrid nanocomposites: from structural materials to high-tech applications. Russ. Chem. Rev. 2013. V. 82. N 4. P. 303-332. DOI: 10.1070/RC2013v082n04ABEH004322.
Bergaya F., Theng B.K.G., Lagaly G. Handbook of clay science: Developments in clay science. V. 1. Am-sterdam, Netherlands: Elsevier. 2006. 1246 p.
Bitinis N., Hernández M., Verdejo R., Kenny J.M., Lopez‐Manchado M.A. Recent advances in clay/polymer nanocomposites. Adv. Mater. 2011. V. 23. N 44. P. 5229–5236. DOI: 10.1002/adma.201101948.
Tan B., Thomas N.L. A review of the water barrier properties of polymer/clay and polymer/graphene nanocomposites. J. Membr. Sci. 2016. V. 514. P. 595–612. DOI: 10.1016/j.memsci.2016.05.026.
Ilyin S.O., Brantseva T.V., Gorbunova I.Y., Antonov S.V., Korolev Y.M., Kerber M.L. Epoxy reinforcement with silicate particles: Rheological and adhesive properties–Part I: Characterization of composites with natural and organically modified montmorillonites. Int. J. Adhes. Adhes. 2011. V. 61. P. 127–136. DOI: 10.1016/j.ijadhadh.2015.05.008.
Brantseva T., Antonov S., Kostyuk A., Ignatenko V., Smirnova N, Korolev Y., Tereshin A., Ilyin S. Rheological and adhesive properties of PIB-based pressure-sensitive adhesives with montmo-rillonitetype nanofillers. Eur. Polym. J. 2016. V. 76. P. 228–244. DOI: 10.1016/j.eurpolymj.2016.01.040.
Kurenkov V.V., Gerasin V.A., Korolev Yu.M., Piryazev A.A., Mendeleev D.I., Dyachuk S.V. Polyethylene-aluminosilicate nanocomposites for pipeline protection coatings. Plastich. Massy. 2015. N 7–8. P. 53–60 (in Russian).
Fogelström L., Malmström E., Johansson M., Hult A. Hard and flexible nanocomposite coatings using nanoclayfilled hyperbranched polymers. ACS Appl. Mater. Interfaces. 2010. V. 2. N 6. P. 1679–1684. DOI: 10.1021/am1001986.
Verma G., Kaushik A., Ghosh A.K. Comparative assessment of nano-morphology and properties of spray coated clear polyurethane coatings reinforced with different organoclays. Prog. Org. Coat. 2013. V. 76. N 7. P. 1046–1056. DOI: 10.1016/j.porgcoat.2013.02.018.
Azeez A.A., Rhee K.Y., Park S.J., Hui D. Epoxy clay nanocomposites–processing, properties and applications: A review. Composites Part B. 2013. V. 45. N 1. P. 308–320. DOI: j.compositesb.2012.04.012.
Moya R., Rodríguez-Zúñiga A., Vega-Baudrit J., Álvarez V. Effects of adding nano-clay (montmorillonite) on performance of polyvinyl acetate (PVAc) and urea-formaldehyde (UF) adhesives in Carapa guianensis, a tropical species. Int. J. Adhes. Adhes. 2015. V. 59. P. 62–70. DOI: 10.1016/j.ijadhadh.2015.02.004.
Gerasin V.A., Kurenkov V.V., Pashkov O.V., Ilyin S.O. Structure and rheology of aqueous poly (vinyl acetate) dispersions modified with montmorillonite. Colloid. J. 2017. V. 79. N 5. P. 588–595. DOI: 10.1134/S1061933X17050064.
Gerasin V.A., Kurenkov V.V. Joint treatment of bentonites with inorganic polyelectrolytes and cationic surfactants in order to promote organoclay exfoliation. Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol. 2019. V. 62. N 5. P. 71–77 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt.20196205.5746.
Lipatov Y.S. Polymer reinforcement. Toronto, Canada: ChemTech Publishing. 1995. 406 p.
Choudalakis G., Gotsis A.D. Permeability of polymer/clay nanocomposites: a review. Eur. Polym. J. 2009. V. 45. N 4. P. 967–984. DOI: 10.1016/j.eurpolymj.2009.01.027.
Bagherzadeh M.R., Mahdavi F. Preparation of epoxyclay nano-composite and investigation on its anti-corrosive behavior in epoxy coating. Prog. Org. Coat. 2007. V. 60. N 2. P. 117–120. DOI: 10.1016/j.porgcoat.2007.07.011.
Heidarian M., Shishesaz M.R. Study on effect of duration of the ultrasonication process on solvent‐free polyurethane/organoclay nanocomposite coatings: Structural characteristics and barrier per-formance analysis. J. Appl. Polym. Sci. 2012. V. 126. N 6. P. 2035-2048. DOI: 10.1002/app.34077.
