МОДИФИКАЦИЯ ПОЛИУРЕТАНО-ПОЛИМОЧЕВИННЫХ АНТИКОРРОЗИОННЫХ ПОКРЫТИЙ ЭПОКСИДНЫМИ СМОЛАМИ
Аннотация
В работе описана модификация многокомпонентных полиуретано-полимочевинных антикоррозионных покрытий, применяемых для защиты металлических изделий сложной конфигурации эпоксидными смолами на базе бисфенолов А и F. Показано, что введение в композицию 1-10 вес.% эпоксидных смол приводит к росту твердости покрытий, при этом растет их эластичность (рост удлинения на разрыв до 40%) при незначительном росте предельной прочности (до 5%). Введение эпоксидных модификаторов приводит к росту коррозионной стойкости покрытий (снижение водопоглощения, сохранение устойчивости к катодному отслаиванию и требуемых величин переходного сопротивления при выдержке в солевых растворах в течении 30-100 дней). При добавлении эпоксидной смолы время жизни полиуретано-полимочевинной композиции остается относительно стабильным по мере увеличения концентрации (рост составляет не более 10%). Превышение оптимального количества смолы может привести к разделению фаз, что сильно сказывается на прочности материала. При этом относительное удлинение линейно снижается при росте количества эпоксидного модификатора. В целом, полученные данные свидетельствуют о том, что свойства полиуретано-полимочевинных композиций сильно зависят от типа и концентрации используемой эпоксидной смолы. В рамках данной работы выбор оптимальной концентрации смолы в 5 мас.% обусловлен достижением оптимальных эксплуатационных характеристик в соответствии с требованиями эксплуатации покрытия. Покрытия с использованием в качестве модификатора эпоксидных смол могут быть рекомендованы для объектов, где предъявляются повышенные требования к антикоррозионной защите, например, в магистральных трубопроводах, эксплуатируемых при высоких температурах и значительных нагрузках.
Для цитирования:
Латышев А.В., Братасюк Н.А., Зуев В.В. Модификация полиуретано-полимочевинных антикоррозионных покрытий эпоксидными смолами. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2025. Т. 68. Вып. 7. С. 138-151. DOI: 10.6060/ivkkt.20256807.7210.
Литература
Zhang R., Huang W., Lyu P., Yan S., Wang X., Ju J. Polyurea for Blast and Impact Protection: A Review. Poly-mers. 2022. V. 14. N 13. P. 2670. DOI: 10.3390/polym14132670
Romanov S.V., Botvinova O.A., Timakov E.A., Chizhova L.A., Panov Yu.T. Development of a polyurea-based composition with an extended life span. Tonkie Khim. Tekhnol. 2021. V. 16. N 2. P. 176–183 (in Russian). DOI: 10.32362/2410-6593-2021-16-2-176-183.
Wang H., Chen R., Song D., Sun G., Yu J., Liu Q., Liu J., Zhu J., Liu P., Wang J. Silicone-modified polyurea-interpenetrating polymer network fouling release coatings with excellent wear resistance property tailored to regulations. J. Coll. Iinterf. Sci. 2024. V. 653 (Pt A). P. 971–980. DOI: 10.1016/j.jcis.2023.09.129.
Wang Y., Ding L., Lin J., Qiu X., Wu C., Liu C., Tian Y., Zhang R., Huang W., Ma M. Recent Developments in Pol-yurea Research for Enhanced Impact Penetration Resistance and Blast Mitigation. Polymers. 2024. V. 16. N 3. P. 440. DOI: 10.3390/polym16030440.
Arzhakov M.S., Yakovlev P.P., Yarysheva A.Y., Lopatkin A.I., Yaroslavov A.A. Mechanical Properties of Insula-tion Coatings Based on Modified Polyurea. DAN. Ser. Khim. 2021. V. 497. P. 25–27 (in Russian). DOI: 10.31857/S2686953521020035.
Sizyakov M.I. Materials and Anti-Corrosion Developments in Marine and Subsea Oil and Gas Production. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2023. V. 66. N 4. P. 6-16 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt.20236604.6739.
Keresten A., Ostanin S.A., Zuev V. Advanced liquid epoxy and polyurethane materials: Internal and external coatings for pipeline and tubing protection. E3S Web Conf. 2021. V. 225. N 05004. DOI: 10.1051/e3sconf/2021.
Lobanovskaya E.S., Mokeev M.V., Zuev V.V. Polyurethane coatings modified with ladder-like polysiloxane. Polym. Adv. Technol. 2024. V.35. N 1. P. e6249. DOI: 10.1002/pat.6249.
Shen D., Shi S., Xu T. Synthesis and performance evaluation of epoxy resin–modified shape memory polyurethane sealant. J. Testing Evaluat. 2018. V. 46. N 4. 20170298 DOI: 10.1520/JTE20170298.
Liu X. Sun F., Liu Y. Synthesis and properties of castor oil–based cationic waterborne polyurethane modified by epoxy resin. Colloid Polym. Sci. 2024. V. 302. N 1. P. 1–10. DOI: 10.1007/s00396-023-05174-2.
Wang J., Wang, J., Wang S., Wen S., Chen K., Xie C., Yuan C. Study on the synthesis and properties of waterborne polyurea modified by epoxy resin. Polymers. 2022. V. 14. N 1. P. 2283. DOI: 10.3390/polym14112283.
Hu H., Yu S., Wang M., Ma J., Liu K. Tribological properties of epoxy/polyurea composite. Polym. Adv. Technol. 2009. V. 20. N 9. P. 748–752. DOI: 10.1002/pat.1347.
He L., Attard T.L., Zhou H., Brooks A. Integrating energy transferability into the connection-detail of coastal bridges us-ing reinforced interfacial epoxypolyurea reaction matrix com-posite. Compos. Struct. 2019. V. 216. P. 89–103. DOI: 10.1016/j.compstruct.2019.02.094.
Knox S.T., Wright A., Cameron C., Fairclough J.P.A. Well-defined networks from DGEBF—the importance of re-gioisomerism in epoxy resin networks. Macromolecules. 2019. V .52. N 18. P. 6861–6867. DOI: 10.1021/acs.macromol.9b01441.
Ponten A., Zimerson E., Sorensen O., Bruze M. Chemical analysis of monomers in epoxy resins based on bisphenols F and A. Contact Dermatitis. 2004. V. 50. N 5. P. 289–297. DOI: 10.1111/j.0105-1873.2004.00319.x.
Knox S.T., Wright A., Cameron C., Fairclough J.P.A. Structural variation and chemical performance—a study of the effects of chemical structure upon epoxy network chemical performance. ACS Appl. Polym. Mater. 2021. V. 3. N 7. P. 3438-3445. DOI: 10.1021/acsapm.1c00378.
Attard T.L., Li H. Molecular Resiliency and Chemical Bond Richness of Interfacial Epoxy-Polyurea Matrix linked to Characteristics of Glass Transition Temperature. Mater. To-day Commun. 2019. V. 20. P. 100560. DOI: 10.1016/j.mtcomm.2019.100560.
Chen X., Zhao S., Yuan A., Chen S., Liao Y., Fu X., Lei J., Jiang L. Enabling the Epoxy-Based Polyurea with Adjustable Mechanical Properties, Recyclability, and 3D Shape Con-figuration. Macromolecules. 2024. V. 57. N 1. P. 294-304. DOI: 10.1021/acs.macromol.3c01688.
Kalimullin A.V., Saprykina N.N., Zuev V.V. The Effect of Type of Filler on Microphase Separation and Reinforcement in Polyurethane Based Composites. J. Macromol. Sci. Pt. B. Phys. 2021. V. 60. N 6. P. 391-401. DOI: 10.1080/ 00222348.2020.1855830.
Zeng M., Zhang L. Effects of reaction and cure temperatures on morphology and properties of poly(ester-urethane). J. Appl. Polym. Sci. 2006. V. 100. N 1. P. 708–714. DOI: 10.1002/app.23421.
Mokeev M.V., Ostanin S.A., Saprykina N.N., Zuev V.V. Microphase structure of polyurethane-polyurea copolymers as revealed by solidstate NMR: effect of molecular architecture. Polymer. 2018. V. 150. P. 72-83. DOI: 10.1016/j.polymer.2018.07.014.
Bratasyuk N.A., Ostanin S.A., Mokeev M.V., Zuev V.V. Water transport in epoxy/ polyurethane interpenetrating net-works. Polym. Adv. Technol. 2022. V. 33. P. 3173–3191. DOI: 10.1002/pat.5769.
Bratasyuk N.A., Latyshev, A.V., Zuev V.V. Water in Epoxy Coatings: Basic Principles of Interaction with Polymer Matrix and the Influence on Coating Life Cycle. Coatings. 2023. V. 14. N 1. P. 54. DOI: 10.3390/coatings14010054.
Neshati J., Rezaei F., Akbarinezhad E. Evaluation of protection against corrosion of thick polyurethane coating by electrochemical impedance spectroscopy. Surf. Eng. 2008. V. 24. N 6. P. 470–474. DOI: 10.1179/174329408X326885.
Panov A.A., Patsino A.V., Maslov V.A., Panin A.L., Polyudchenkov A.V., Antonov V.N., Zhun V.I. Changes in electrical characteristics of compounds when kept in water and watersalt solutions. Electrotekhnika. 2020. N 5. P. 67-73 (in Russian).
van Westing E.P.M., Ferrari G.M., de Wit J.H.W. The determination of coating performance with impedance measurements - II. Water uptake of coatings. Corros. Sci. 1994. V. 36. N 6. P. 957–977. DOI: 10.1016/0010-938X(94)90197-X.
Hernández L.S., del Amo B., Romagnoli R. Accelerated and EIS tests for anticorrosive paints pigmented with ecological pigments. Anti-Corros. Methods Mater. 1999. V. 46. N 3. P. 194–204. DOI: 10.1108/00035599910273331.
Akbarinezhad E., Faridi H.R. Different approaches in eval-uating organic paint coatings with electrochemical impedance spectroscopy. Surf. Eng. 2008. V. 24. N 4. P. 280–286. DOI: 10.1179/174329408X326524.
Iqbal N., Tripathi M., Parthasarathy S., Kumar D., Roy P. K. Polyurea spray coatings: Tailoring material properties through chemical crosslinking. Prog. Org. Coat. 2018. V. 123. P. 201–208. DOI: 10.1016/j.porgcoat.2018.07.005.
Shojaei B., Najafi M., Yazdanbakhsh A., Abtahi M., Zhang C. A review on the applications of polyurea in the construction industry. Polym. Adv. Technol. 2021. V. 32. N 8. P. 2797–2812. DOI: 10.1002/pat.5277.
Toader G., Diacon A., Axinte S.M., Mocanu A., Rusen E. State-of-the-Art Polyurea Coatings: Synthesis Aspects, Structure–Properties Relationship, and Nanocomposites for Ballistic Protection Applications. Polymers. 2024. V. 16. N 4. P. 454. DOI: 10.3390/polym16040454.
Pikhurov D.V., Zuev V.V. Kinetics of formation of microstructure in polyurethane foams infused with micro and na-nosized carbonaceous fillers. Polym. Eng. Sci. 2019. V. 59. N 5. P. 941-948. DOI: 10.1002/pen.25040.
