Методы исследования лакокрасочных покрытий

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Российский Химико-Технологический Университет им. Д.И. Менделеева

Факультет нефтегазохимии и полимерных материалов

Кафедра химической технологии полимерных композиционных лакокрасочных материалов и покрытий

ОТЧЕТ ПО УЧЕБНОЙ ПРАКТИКЕ

В РОССИЙСКОМ ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОМ УНИВЕРСИТЕТЕ ИМ. Д.И. МЕНДЕЛЕЕВА (РХТУ ИМ. Д.И. МЕНДЕЛЕЕВА)

Заведующий кафедрой, д.х.н., проф. Е.М. Антипов

Руководитель практики Н. Е. Шерстнева

Студент группы П-25 И. В. Клюев

Москва

2016

ОПРЕДЕЛЕНИЯ, ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ

ЛКП - лакокрасочные покрытия

МГТУ имени Н.Э. Баумана - Московский государственный технический университет имени Н. Э. Баумана

ИМТУ - Императорское Московское техническое училище

МГУ - Московский Государственный Университет

РФ - Российская Федерация

Кафедра ЛКМ - Кафедра химической технологии полимерных композиционных лакокрасочных материалов и покрытий

ЛКМ - лакокрасочные материалы

МХТ - Московский химический техникум

МПУ - Московское промышленное училище

МХТИ - Московский химико-технологический институт им. Д. И. Менделеева

РХТУ - Российский химико-технологический университет им. Д. И. Менделеева

НТД - Нормативно-техническая документация

д.х.н. - доктор химических наук

ВВЕДЕНИЕ

1 июля 2016 года проходила практика в РХТУ (Российский Химико-Технологический Университет им. Д.И. Менделеева). Сначала нам рассказали об истории создания и развития РХТУ как высшего учебного заведения, о разработках ведущих кафедр вуза и кафедры ЛКМ (Кафедра химической технологии полимерных композиционных лакокрасочных материалов и покрытий) в частности. Сообщили о применении лакокрасочных покрытий в различных областях науки и промышленности.

Затем нашей группе показали три лаборатории: учебно-студенческую, научную и лабораторию композиционных нанопокрытий кафедры ЛКМ. В течение осмотра лабораторий нам показывали различные аппараты, такие как: бисерная мельница, гриндометр, вискозиметр, адгезиметр, блескомер и маятниковый прибор. Руководитель практики объяснила принцип их работы, а так же назвала методы исследования лакокрасочных покрытий, в которых применяются эти приборы. Именно методы исследования ЛКП в дальнейшем стали моим индивидуальным заданием.

ИСТОРИЯ РХТУ

лакокрасочный покрытие технологический

Корни Российского химико-технологического университета имени Д.И. Менделеева уходят в далекий XIX век. Профессора Императорского Московского Технического Училища (ныне МГТУ имени Н.Э. Баумана) предложили создать в Москве Промышленное училище для подготовки «помощников инженеров по химической и механической части».

9 февраля 1880 года предложение было единогласно поддержано Московской Городской Думой, которая приняла Решение о сооружении в Москве Промышленного училища «в ознаменование 25-летия царствования Государя Императора Александра II».

Здание училища на Миусской площади было заложено 23 мая 1898г. Учебные занятия были начаты с 1 июля в арендованном помещении, а в 1906г. состоялся первый выпуск.

В МПУ собрался сильный преподавательский коллектив, многие из членов которого прошли школу ИМТУ и МГУ. Это предопределило бурное развитие нового учебного заведения, которое в 1918г. было преобразовано в МХТ, который начал готовить практических инженеров.

В 1920 г. на базе МХТ был создан Московский химико-технологический институт им. Д. И. Менделеева. МХТИ стал первым специализированным химико-технологическим вузом страны, который обеспечил подготовку кадров для химической и смежных отраслей промышленности и внес весомый вклад в индустриализацию и обеспечение обороноспособности страны, особенно в годы Великой Отечественной войны.

В 1992 году решением Правительства РФ МХТИ был преобразован в Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева.

МХТИ стал прародителем целого ряда известных вузов в СССР и в других странах. Школа МХТИ _ РХТУ - это знаменитые ученые, основатели новых научных направлений: академики Н.Н. Ворожцов, Н.М. Жаворонков, В.В. Коршак, Б.П. Жуков, В.А. Коптюг, В.А. Легасов, В.В. Кафаров; известнейшие инженеры-технологи Н.Ф. Юшкевич, В.Н. Юнг, Г.С. Петров, А.С. Бакаев; руководители высшего образования страны С.В. Кафтанов и Г.А. Ягодин; Министр культуры СССР П.Н. Демичев и многие-многие другие.

Славная когорта их учеников с честью продолжает дело своих учителей. Выпускники МХТИ-РХТУ обеспечили и продолжают обеспечивать эффективное решение важнейших для СССР и России проблем, в том числе в области обороны страны.

Отличительные особенности этой школы - фундаментальность и широкий профиль подготовки специалистов, многообразие форм организации учебного процесса, органичное сочетание учебной и научной деятельности университета.

Сегодня РХТУ занимает передовые позиции среди технических университетов России и имеет самый высокий рейтинг среди химико-технологических вузов страны. Университет получил мировое признание как один из ведущих учебно-научных центров, обеспечивающих подготовку кадров высшей квалификации.

За свою 125-летнюю историю университет прошел через многие испытания и трудности становления вместе с отечественной наукой и промышленностью, через тяжелейшие годы войны и восстановления народного хозяйства. С огромным энтузиазмом работали менделеевцы над проблемами использования атомной энергии, развития кибернетики, над решением проблем охраны окружающей среды. И сегодня ученые университета продолжают исследования в самых актуальных направлениях химической науки, добиваясь выдающихся результатов в решении фундаментальных проблем и прикладных задач.

ИСТОРИЯ КАФЕДРЫ ЛКМ

Кафедра основана в 1930 году как первая в СССР вузовская кафедра химической технологии лаков, красок и лакокрасочных покрытий.

С 1936 года на кафедре была организована аспирантура и с тех пор на кафедре защитили свои диссертации около 150 кандидатов химических и технических наук.

В связи с возрастающей потребностью промышленности в инженерах-технологах по производству и применению лаков, красок и лакокрасочных покрытий с 50-х годов возрастало количество выпускаемых студентов дневного отделения, а в 1960 г. открылось вечернее отделение, а затем в 1964 г. - заочное.

В 1958 г. на кафедре впервые в СССР начались систематические исследования кинетики и механизма образования и отверждения эпоксидных полимеров на модельных соединениях, а также работы по синтезу новых полимеров (Проблемная лаборатория «Синтез пленкообразующих веществ»).

Начиная с 1965 г. в проблемной лаборатории по настоянию промышленности начало развиваться второе направление - синтез новых пленкообразующих на основе полиэфиров.

В последующие годы ряд принципиально новых разработок кафедры внедрялся в серийное производство или предложен к внедрению.

В 1970-1980 гг. на кафедре обучались студенты и аспиранты из ГДР, Польши, Болгарии, Румынии, Монголии, Китая, Вьетнама, Кубы и Судана.

С 2008 года кафедра была переименована и стала называться «Кафедрой химической технологии полимерных композиционных лакокрасочных материалов и покрытий».

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ЛАКОКРАСОЧНЫХ ПОКРЫТИЙ

Стандартизованные методы исследования ЛКМ и покрытий делятся на четыре группы:

1. Методы определения показателей, характеризующих технологические свойства ЛКМ.

2. Методы определения физико-механических свойств покрытий.

3. Методы определения показателей, характеризующих декоративные и защитные свойства ЛКП.

4. Методы определения устойчивости ЛКП при ускоренных климатических испытаниях, имитирующих различные условия эксплуатации и хранения изделий с ЛКП, при действии агрессивных сред и в природных условиях.

Следует отметить, что в список методов исследования ЛКП, приведённый ниже, вошли далеко не все методы, которыми пользуются разработчики покрытий такого типа.

Определение технологических свойств ЛКП

Условная вязкость. По ГОСТ 8420-74 метод основан на измерении продолжительности (с) истечения известного объема жидкости из капилляра или воронки с отверстием определенного диаметра. Для измерения применяется воронка-вискозиметр ВЗ-246 (ГОСТ 9070-75) со съемными соплами диаметром 2, 4 и 6 мм с термостатированным измерительным узлом.

Срок годности. В соответствии с ГОСТ 27271-87 метод распространяется на ЛКМ, состоящие из нескольких компонентов. Метод заключается в измерении вязкости ЛКМ через 3 мин после смешивания компонентов и по истечении определенного времени, предусмотренного НТД на ЛКМ. Для контроля применяются технические весы с погрешностью не более 0,01 г, термостат, обеспечивающий регулирование температуры с погрешностью не более 0,1?, и вискозиметр В3-246.

Содержание летучих и нелетучих твердых пленкообразующих веществ. В соответствии с ГОСТ 1737-72 метод заключается в нагревании пробы ЛКМ при определенной температуре в течение заданного промежутка времени или до достижения постоянной массы и определения содержания летучих и нелетучих веществ по разности результатов взвешивания до и после нагревания. Содержание летучих и нелетучих веществ выражается в % (масс). При определении применяется сушильный шкаф с терморегулятором, обеспечивающим требуемую температуру нагрева 100-140?, типа СНОЛ-3,5.3,5.3,5/3-ИЗ (ТУ 16-531.639-78) или установка с инфракрасной лампой марки ИК-3127-500 или ИК-3220-50 (ГОСТ 13874-76), весы с погрешностью взвешивания не более 0,02 г.

Степень перетира. В соответствии с ГОСТ 6589-74 метод заключается в определении степени перетира пигментированных ЛКМ по глубине паза прибора в мкм. Глубина паза соответствует границе появления на поверхности испытуемого материала отдельных агрегатов пигментов или границе начала штрихов от них. Для определения применяются гриндометры (прибор «Клин») ТУ 29-02-10.12-80. Пределы измерения шкалы приборов в зависимости от степени перетира приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Пределы измерения шкалы приборов в зависимости от степени перетира

Время и степень высыхания. В соответствии с ГОСТ 19007-73 степень высыхания (таблица 2) определяется способностью покрытия в процессе отверждения удерживать на поверхности стеклянные шарики и бумагу после снятия нагрузки:

При определении времени и степени высыхания ЛКП применяют приспособление ПСВ-1 (ТУ 6-10-1949-84), шкаф сушильный с терморегулятором, обеспечивающим требуемую температуру нагрева, микрометр типа МК-102 (ГОСТ 6507-78), магнитный толщиномер МТ-411НЦ (ТУ 25-06-2500-82).

Таблица 2 - Степень высыхания покрытия

Укрывистость. В соответствии с ГОСТ 8784-75 одним из методов определения укрывистости является визуальный метод с применением черно-белой шахматной доски, сущность которого заключается в нанесении слоев ЛКМ на стеклянную пластинку до прекращения просвечивания черных и белых квадратов шахматной доски, подложенный под стеклянную пластинку. Количественно укрывистость выражают в граммах краски, необходимой для того, чтобы сделать невидимой закрашиваемую поверхность площадью 1 м2.Для измерения применяют шахматную доску, изготовленную по чертежу ГОСТ 8784-75. С целью получения равномерного слоя покрытия применяют краскораспылители типа КРП-6, КРП-10 по ГОСТ 20223-74, кисть, «Аппликатор» или другое оборудование, позволяющее наносить на стеклянные пластинки слои ЛКМ толщиной не более 20 мкм.

Цвет непигментированных ЛКМ. В соответствии с ГОСТ 19266-79 метод определения цвета непигментированных ЛКМ, растворов смол, олиф, масел, сиккативов, растворителей и др. по йодометрической шкале основан на сравнении цвета испытуемого материала с цветом растворов сравнения йодометрической, шкалы. Для приготовления растворов сравнения йодометрической шкалы взвешивают 0,25; 0,50; 1; 2; 3; 4; 5; 7; 10; 15; 20; 30; 40; 60; 80; 100, 130; 160;200; 220; 250; 280; 300; 400; 500; 700; 800; 1100; 1400; 1600; 1800; 2000; 2400 мг йода с погрешностью не более 0,001 г и растворяют эти навески в 100 мл, 0,5N раствора йодида калия. Допускаемые отклонения концентрации растворов сравнения не должны превышать 2%. Йодометрическую шкалу хранят в темном месте не более 12 месяцев со дня приготовления растворов.

Определение физико-механических свойств покрытий

Прочность пленок при ударе. В соответствии с ГОСТ 4765-73 метод заключается в определении максимальной высоты, при падении с которой груз определенной массы не вызывает видимых механических повреждений ЛКП на металлической пластинке. Прочность пленок при ударе условно выражают в сантиметрах. Для определения прочности пленок при ударе применяют устройство У-2М (ТУ 6-23-1-88), позволяющее определить прочность пленок в широком диапазоне энергии удара.

Адгезия покрытий. В соответствии с ГОСТ 15140-78 предусматриваются четыре метода определения адгезии:

метод, отслаивания, заключающийся в определении адгезии отслаиванием гибкой пластинки от армированного стеклотканью покрытия и измерения необходимого для этого усилия;

метод решетчатых надрезов, который заключается в нанесении на готовое ЛКП решетчатых надрезов и визуальной оценке состояния покрытия по четырехбалльной системе;

метод решетчатых надрезов с обратным ударом, который заключается в нанесении на готовое ЛКП решетчатых надрезов и визуальной оценке состояния решетки покрытия после ударного воздействия, оказываемого на обратную сторону пластины в месте нанесения решетки;

метод параллельных надрезов, который заключается в нанесении на готовое ЛКП параллельных надрезов и визуальной оценке по трехбалльной системе после отрыва липкой ленты.

Определение адгезии по методу отслаивания проводится на разрывной машине с максимальной нагрузкой 30 Н с погрешностью не более 0,5 Н. Образец расслаивают при скорости движения подвижного зажима 0,0010-0,002 м/с (6,5-7,0 см/мин) и угле расслаивания 180°. Адгезия выражается в Н/м.

При определении адгезии методом решетчатых надрезов на испытуемом участке поверхности образца на расстоянии от края не менее 10 мм делают режущим инструментом - бритвенным лезвием с кромкой толщиной 0,05-0,13 мм или скальпелем с углом заточки режущей части 20-30°по линейке или шаблону не менее шести параллельных надрезов до металла длиной не менее 20 мм на расстоянии 1, 2 или 3 мм друг от друга. Аналогичным образом делают надрезы в перпендикулярном направлении. В результате на покрытии образуется решетка из квадратов одинакового размера. После нанесения надрезов для удаления отслоившихся кусочков покрытия проводят мягкой кистью по поверхности решетки в диагональном направлении по пять раз в прямом и обратном направлении. Адгезию оценивают в баллах, используя при необходимости лупу.

Балл 1 присваивается, если края надрезов полностью гладкие и нет признаков отслаивания ни в одном квадрате решетки.

Балл 2 - если имеет место незначительное отслаивание покрытия в местах пересечения линий решетки, а нарушения наблюдаются не более чем на 5% площади поверхности решетки.

Балл 3 присваивается, если имеет место частичное или полное отслаивание покрытия вдоль линий, надрезов решетки или в местах их пересечения; нарушения наблюдаются не менее чем на 5% и не более чем на 35% площади поверхности решетки.

Балл 4 присваивается, если имеет место отслаивание покрытия на более чем 35% площади поверхности. При определении адгезии методом решетчатых надрезов с обратным ударом используют устройство для определения прочности пленок при ударе У-2М (ТУ 6-23-1-88). Участок с решетчатыми надрезами располагают на наковальне под бойком. Затем производят ударное воздействие на образец, начиная с максимальной предусмотренной в устройстве энергии. Испытание продолжают до тех пор, пока ударное воздействие не вызовет отслаивания квадратов решетки.

При определении адгезии методом параллельных надрезов делают пять параллельных надрезов до металла на расстоянии 1, 2 или 3 мм друг от друга. Перпендикулярно надрезам накладывают полоску липкой ленты на полиэтилентерефталатной основе размером 10Ч100 мм. Быстрым движением ленту отрывают перпендикулярно покрытию. Адгезию оценивают по трехбалльной шкале:

балл 1- края надрезов гладкие;

балл 21- незначительное отслаивание пленки вдоль надрезов (не более 0,5 мм);

балл 31-отслаивание покрытия полосами.

Испытание покрытия на изгиб. В соответствии с ГОСТ 6806-73 метод основан на определении минимального диаметра стержня (в мм), изгибание на котором окрашенной металлической пластинки толщиной 0,25ч0,31 мм не вызывает механического разрушения и отслаивания ЛКП при контроле с помощью лупы с увеличением 4 и 10x.

Испытания покрытия на изгиб проводится с помощью устройства для определения эластичности пленки при изгибе ШГ-2 (ТУ 6-10-1948-84). Устройство состоит из плоских стержней с диаметрами закруглений (1, 2, 3, 4)±0,2 мм и цилиндрических стержней с диаметрами (5, 6, 8, 10, 12, 15, 16, 20, 25, 30, 32, 35, 40, 45, 55) ±1 мм. Длина рабочей части каждого стержня 55 мм. За результат испытания принимают минимальный размер стержня (мм), на котором испытуемое покрытие остается неповреждённым, при этом результат испытания должен совпадать не менее чем для двух образцов.

Испытание покрытия на истирание. В соответствии с ГОСТ 20811-75 предусматривается два метода испытаний, одним из которых является определение прочности к истиранию падающим кварцевым песком.

При этом методе определяется масса кварцевого песка, необходимого для разрушения покрытия до подложки, установленной под углом 45° к направлению падающей на нее струи песка. Прочность покрытия к истиранию Х (Н/м) вычисляется по формуле (1)

X=m/t (1)

где m-масса песка, израсходованного на истирание; t-толщина покрытия.

Испытание проводится на приспособлении для испытания ЛКП на истирание песком ИПП-1 (ТУ 6-10-1950-84).

Определение показателей декоративных и защитных свойств покрытий.

Цвет ЛКП. Цвет лакокрасочного покрытия - способность вызывать определенное зрительное ощущение в зависимости от спектрального состава отражаемого или испускаемого им излучения.

Наибольшее распространение для практических целей получил метод определения цветов ЛКП путем сравнения их с эталонами, предоставленными в картотеке цветов. Картотека цветов выпускается в соответствии с ТУ 6-10-1449-74.

Блеск покрытий. В соответствии с ГОСТ 869-69 метод заключается в измерении величины фототока, возбуждаемого в фотоприемнике под действием пучка света, отраженного от поверхности испытуемого покрытия. Метод обеспечивает количественную оценку блеска покрытий, которая выражается в процентах в соответствии с показаниями шкалы прибора. Для этой цели служат различные типы блескомеров фотометрических.

Блескомер ФБ-2 (ТУ 25-05.1966-75) предназначен для измерения коэффициента зеркального отражения при геометрии освещения/наблюдения 45°/45° и коэффициента яркости при геометрии освещения/наблюдения 45°/0 направленного светового потока от поверхности ЛКП в видимой области.

Для измерения коэффициента зеркального отражения при геометрии освещения/наблюдения 20°/20°, 45°/45°, 60°/60°, 85°/85° и коэффициента яркости при геометрии освещения/наблюдения 45°/0 направленного светового потока от поверхности ЛКП в видимой области спектра применяется блескомер ФБ-3 (ТУ 6-10-16-69-85)

Стойкость в атмосферных условиях. В соответствии с ГОСТ 6992-68 метод используется для ЛКП на металлической поверхности и заключается в выдерживании образцов с ЛКП в атмосферных условиях с последующей оценкой стойкости по изменению декоративных и защитных свойств (ГОСТ 9.407-84). Метод предусматривает требования к атмосферной площадке, подготовку образцов для испытаний, порядок осмотра образцов в процессе испытаний и оценку стойкости покрытий.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

РХТУ является динамически развивающимся институтом, затрагивающим самый широкий спектр научных изысканий в области синтеза и изучения полимеров.

Важность полимерных соединений неоценима для общества и с течением времени их роль только возрастает: они применяются в лаках и красках, энергетике, очистных сооружениях, промышленности и многих других областях. В процессе прохождения практики у меня также получилось успешно усвоить некоторые методы исследования лакокрасочных покрытий.

Таким образом, можно заключить, что практика пройдена успешно. Я считаю, что полученный опыт будет в дальнейшем способствовать более продуктивному освоению специальных дисциплин и применению теоретических знаний в практической деятельности.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. http://www.muctr.ru/

2. Лившиц М.Л., Пшиялковский Б.И. Лакокрасочные материалы: Справочное пособие. М.: Химия, 1982.

3. Елисаветский А. М., Ратников В. Н., Павловский Л. Л. Совершенствование методов получения и отверждения покрытий//ЖВХО им. Д. И. Менделеева. 1988. Т. 33. № 1.

4. Карякина М. И. Испытание лакокрасочных материалов и покрытий. М.: Химия, 1988.

5. Карякина М. И. Лабораторный практикум по испытанию лакокрасочных материалов и покрытий. М.: Химия, 1977.

Размещено на Allbest.ru