Товарознавча оцінка епоксидних лакофарбових матеріалів

Размещено на http://www.allbest.ru/

КИЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТОРГОВЕЛЬНО-ЕКОНОМІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

Спеціальність 05.19.08 - товарознавство промислових товарів

УДК 620. 197. 6; 667.643; 678. 01

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

АВТОРЕФЕРАТ

ТОВАРОЗНАВЧА ОЦІНКА ЕПОКСИДНИХ ЛАКОФАРБОВИХ МАТЕРІАЛІВ

ЄФРЕМЕНКОВА НАДІЯ

АНДРІЇВНА

Київ 2007

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Чернігівському державному технологічному університеті Міністерства освіти і науки України.

Науковий керівник: доктор технічних наук, доцент Дудла Іраїда Олександрівна Чернігівський державний технологічний університет, завідуюча кафедри товарознавства та комерційної діяльності

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор Мережко Ніна Василівна, Київський національний торговельно-економічний університет, професор кафедри товарознавства та експертизи непродовольчих товарів кандидат технічних наук, професор Лойко Дмитро Петрович,

Донецький національний університет економіки і торгівлі ім. М. Туган - Барановського, завідувач кафедри товарознавства, митної справи та експертизи непродовольчих товарів

Захист відбудеться „07” червня 2007 р. о 14 годині. На засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.055.02 при Київському національному торговельно-економічному університеті за адресою: 02156, м. Київ, вул. Кіото, 19.

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Київського національного торговельно-економічного університету за адресою: 02156, м. Київ, вул. Кіото, 19.

Автореферат розісланий ”05” травня 2007 року

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради Є. В. Тищенко

1. ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Потреби в лакофарбових матеріалах на основі полімерних плівкоутворювачів та вимоги до їх експлуатаційної надійності в теперішній час невпинно зростають. Жорсткі умови експлуатації конструкційних матеріалів, спричинені новими факторами зовнішньої дії, зокрема підвищенням хімічної агресивності навколишнього середовища: повітря, стічних вод, ґрунтів, зумовили розробку принципово нових композицій, які мають широкий спектр захисної дії. Проте асортимент вітчизняної продукції обмежений та представлений переважно матеріалами на основі алкідних плівкоутворювачів, для яких характерна низька атмосферостійкість.

Одним з шляхів розв'язання проблеми розробки високоякісних лакофарбових матеріалів з комплексом необхідних експлуатаційних властивостей, зменшення витрат полімерної сировини є розробка полімерних композиційних матеріалів на основі епоксидних та кремнійорганічних смол з використанням різних видів наповнювачів.

Україна має потужну сировинну базу для виробництва кремнійорганічних (завод „Кремнійполімер”, м. Запоріжжя) та епоксидних (ДП „Горлівський хімічний завод”, м. Горлівка, Донецької обл.; ДП „Український державний НДІ пластмас”, м. Донецьк) лакофарбових матеріалів. Проте епоксидні та кремнійорганічні плівкоутворювачі мають деякі технологічні недоліки, а саме необхідність гарячого сушіння покриттів, тривалий термін висихання при холодному затвердненні, необхідність нанесення багатошарових покриттів.

Вирішити проблему створення лакофарбових матеріалів холодного сушіння для одноразового нанесення можливо поєднанням епоксидних та кремнійорганічних плівкоутворювачів. Застосування епоксидно-кремнійорганічних емалей є технічно та економічно ефективним, тому що відносно висока вартість компенсується їх довговічністю.

Тому розробка та товарознавча оцінка епоксидних лакофарбових матеріалів, модифікованих кремнійорганічними смолами, є актуальною, дозволяє розширити асортимент вітчизняних лакофарбових матеріалів з тривалим терміном служби та високими експлуатаційними властивостями.

Зв`язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконана відповідно до плану науково-дослідних робіт Чернігівського державного технологічного університету з теми №1260-04/03 „Формування асортименту, якості та оцінка конкурентоспроможності товарів і торгівельних підприємств” (2003 - 2007 роки).

Мета та задачі досліджень. Мета досліджень полягала у розробці та товарознавчій оцінці лакофарбових матеріалів на основі епоксидної смоли та поліметилфенілсилоксану з поліпшеними фізико-механічними та захисними властивостями.

Для досягнення поставленої мети необхідно було вирішити такі задачі:

- теоретично обґрунтувати доцільність отримання покриттів на основі двох полімерів - епоксидної смоли та поліметилфенілсилоксану;

- дослідити процес взаємодії епоксидної смоли та поліметилфенілсилоксану;

- розробити рецептуру полімерних композицій лакофарбових матеріалів;

- дослідити властивості розроблених покриттів з різним вмістом поліметилфенілсилоксану; за допомогою кореляційного та регресійного аналізу провести пошук оптимального вмісту модифікатора;

- вивчити вплив різних чинників на властивості лакофарбових покриттів;

- дослідити експлуатаційні властивості отриманих епоксидно-кремнійорганічних лакофарбових покриттів;

- здійснити комплексну товарознавчу оцінку якості епоксидних лакофарбових матеріалів, модифікованих поліметилфенілсилоксаном;

- провести промислову апробацію з визначенням соціально-економічної ефективності розроблених матеріалів.

Об`єктом дослідження є лакофарбові матеріали на основі епоксидної смоли та поліметилфенілсилоксану.

Предметом дослідження є комплекс споживних властивостей нових лакофарбових матеріалів основі епоксидно-кремнійорганічних композицій.

Методи дослідження. Вирішення поставлених у дисертації задач виконано з використанням загальноприйнятих у лакофарбовій промисловості методів досліджень, електрохімічного методу, методу ІЧ - спектроскопічного аналізу. Крім того, було застосовано оригінальну методику для мікроскопічного дослідження та мікрофотографування поперечних зрізів лакофарбових покриттів.

Наукова новизна отриманих результатів. Теоретично обґрунтовано та експериментально доведено можливість отримання на основі модифікування епоксидних смол поліметилфенілсилоксаном лакофарбових матеріалів для одношарових покриттів з підвищеним комплексом експлуатаційних властивостей.

Розроблені епоксидно-кремнійорганічні лакофарбові матеріали з поліпшеними споживними властивостями, які зберігають фізико-механічні та захисні властивості в умовах комплексної дії агресивного середовища та механічного впливу, відповідають сучасним санітарно-гігієнічним та екологічним вимогам.

За допомогою ІЧ - спектроскопічних досліджень епоксидно-кремнійорганічних сумішей встановлено особливості взаємодії компонентів, які безпосередньо впливають на якість покриттів.

Встановлено закономірності між хімічним складом лакофарбових покриттів та структурою плівок епоксидно-кремнійорганічних лакофарбових матеріалів. Розроблено методику та проведено дослідження структури лакофарбових покриттів.

Досліджено основні показники експлуатаційних властивостей розроблених епоксидних лакофарбових матеріалів, модифікованих поліметилфенілсилоксаном та одношарових покриттів на їх основі.

Здійснено комплексну товарознавчу оцінку властивостей нових одношарових покриттів на основі епоксидного плівкоутворювача, модифікованого поліметилфенілсилоксаном. Подано заявку на патент України на винахід №а2006 12708.

Практичне значення одержаних результатів. Отримані експериментальні дані дали змогу розробити лакофарбові матеріали з поліпшеними фізико-механічними властивостями; розширити асортимент лакофарбових матеріалів на основі епоксидних смол; запропонувати використання тальку, мікромармуру, мікроволластоніту як наповнювачів розроблених емалей.

За рахунок малого терміна висихання (8 год.), на відміну від базового зразка (24год.), загальний час на нанесення покриття площею 1000 м2 зменшено в 6,5 разів (з 123,8 годин до 19,1 годин.).

Життєздатність розроблених лакофарбових матеріалів в порівнянні з базовим зразком збільшено в три рази.

Зменшено витрати підприємства на матеріали в середньому на 51% завдяки відсутності необхідності ґрунтування та достатності нанесення одного шару покриття.

Зменшено трудомісткість кінцевої продукції в 1,5 рази, що прямо зменшує витрати на оплату праці, а також призводить до зменшення витрат на утримання та експлуатацію обладнання та загально-виробничих витрат.

Розроблені нові епоксидні емалі пройшли промислову апробацію в ТОВ „ЛЗ „Аврора”, ВАТ „Азот”, м. Черкаси.

Економічна ефективність розроблених емалей з наповнювачем тальк складає 4900,42 грн., з наповнювачем мікромармур - 5017,02 грн., з наповнювачем мікроволластоніт - 4826,22 грн. на кожні 1000 м2 покриття.

Особистий внесок здобувача. Особистий внесок полягає в обґрунтуванні та формулюванні мети та завдань досліджень. За безпосередньою участю автора проведено теоретико-аналітичну інтерпретацію результатів експериментальних досліджень у лабораторних умовах, сформульовано висновки та здійснено промислову апробацію розроблених покриттів.

Апробація результатів дисертації. Основні положення роботи викладено та обговорено на Міжнародній науково-практичній конференції „Товари ХХI століття” (м. Полтава, 2002 р.), на Міжнародній науково-практичній конференції „Проблеми формування асортименту, якості та конкурентоспроможності товарів” (м.Гомель,2004 р.), на Міжнародній науково-практичній конференції „Науки про торгівлю у ХХI столітті”, (м. Київ, 2004 р.), на Міжнародній науково-практичній конференції „Перспективи та пріоритети розвитку економіки України”, (м. Луцьк, 2006 р.).

Публікації. Результати дисертаційної роботи опубліковані у 6 статтях, в тому числі 3 у фахових виданнях.

Структура і обсяг роботи. Дисертаційна робота складається зі вступу, п'яти розділів, висновків, списку використаних літературних джерел зі 187 найменувань і додатків. Основний зміст роботи викладено на 159 сторінках комп'ютерного тексту. Робота містить 37 таблиць, 41 рисунок.

2. ОСНОВНИЙ ЗМІСТ

У вступі обґрунтовано актуальність теми дисертації, сформульовано мету і завдання дослідження, показано наукову новизну та практичну значущість одержаних результатів досліджень.

У першому розділі „Теоретичні передумови формування властивостей та якості епоксидних лакофарбових покриттів” доведено актуальність проблеми задоволення потреб підприємств лакофарбовими матеріалами виробничого призначення. Показано, що в умовах підвищення хімічної агресивності навколишнього середовища внаслідок нераціональної промислової та сільськогосподарської діяльності в Україні зростає потреба в прогресивних антикорозійних лакофарбових матеріалах. Виготовлення лакофарбових матеріалів з високим вмістом нелетких речовин сприяє ефективності виробництва, покращенню екологічної ситуації. Збільшення об`ємів виробництва лакофарбової продукції потребує покращення її якості. Виходячи з цього, для успішного вирішення поставленої проблеми обґрунтовано вибір плівкоутворювачів. Показано, що зміна будови, складу та властивостей епоксидних композицій досягається різноманітністю структури епоксидних олігомерів та затверджувачів для них, легкістю їх хімічної модифікації завдяки високій реакційній здатності та великій кількості функціональних груп різного типу. Реакційна здатність епоксидної смоли в реакціях затверднення зменшується зі збільшенням молекулярної маси, але епоксиди з високою молекулярною масою дозволяють отримувати більш стабільні композиції. Епоксидні лакофарбові матеріали мають високі експлуатаційні властивості. Для них характерні високі захисні властивості, здатність захищати пофарбовану поверхню від руйнівного впливу чинників навколишнього середовища (вологи, температури, газів, сонячної радіації та ін.) або хімічних реагентів (бензину, олій, кислот та ін.). Лакофарбові матеріали на основі епоксидних олігомерів виявляють високі фізико-механічні властивості, в тому числі відмінну адгезію, що є особливо важливим для покриттів. Хімічна природа та будова молекул затверджувачів визначає структуру гратки полімеру та впливає на експлуатаційні характеристики покриттів. Використання затверджувачів амінного типу дозволяє отримувати високоеластичні, хімічностійкі покриття при кімнатній температурі. Обґрунтовано один з шляхів подолання недоліків лакофарбових матеріалів на основі епоксидних смол: отримання покриттів на основі двох плівкоутворювачів, які здатні розшаровуватися на підкладці.

У другому розділі „Об'єкти та методи дослідження” сформульовано організаційні та експериментальні напрями досліджень (рис. 1).

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 1 - Загальна схема досліджень

Об'єктами досліджень обрано лакофарбові матеріали на основі епоксидно-кремнійорганічних композицій, які містять епоксиолігомер, з комплексом адгезійних властивостей, високою корозійною стійкістю, а також кремнійорганічний полімер, для якого характерна атмосферостійкість завдяки відмінній водостійкості, гідрофобності, термо-, тепло-, морозо-, хімічній стійкості, реалізується задача по поліпшенню споживних властивостей.

Для дослідження обрано епоксидну смолу промислової марки Е - 41р, лак КО - 08, а також наповнювачі мікроволластоніт, тальк та мікромармур. Фізико-механічні та захисні властивості покриттів досліджувались на металевих підкладках.

У роботі використано стандартні методи досліджень, електрохімічний метод визначення захисних властивостей. Крім того, було застосовано оригінальну методику для мікроскопічного дослідження та мікрофотографування поперечних зрізів лакофарбових покриттів.

З метою дослідження взаємодії епоксидної смоли та поліметилфенілсилоксану використано ІЧ - спектроскопічний аналіз.

Експериментальна частина дослідження проведена на базі: Чернігівського державного технологічного університету, Київського інституту хімії високомолекулярних сполук НАН України, Черкаської державної лабораторії ветеринарної медицини, Черкаського лакофарбового заводу ТОВ ЛЗ „Аврора”, промислова апробація - в ТОВ „ЛЗ „Аврора”, ВАТ „Азот”, м. Черкаси.

Проведено математичну обробку результатів дослідження з використанням сучасної універсальної системи математичних розрахунків MathCAD 13.

Третій розділ „Дослідження властивостей лакофарбових матеріалів на основі композицій епоксидні - кремнійорганічні смоли” присвячено дослідженню властивостей лакофарбових композицій на основі епоксидних та кремнійорганічних смол.

Автором здійснено ІЧ - спектроскопічні дослідження, встановлено, що при взаємодії Е - 41, КО - 08 та затверджувача, реакція Е - 41 та затверджувача відбувається шляхом взаємодії епоксидних та амінних груп реагентів, взаємодії гідроксильних груп КО - 08 з аміногрупами затверджувача, а також з гідроксильними групами, що утворюються в епоксидній складовій при взаємодії епоксидної та амінної груп.

Встановлено, що введення до складу епоксидної композиції ПМФС в кількості від 15 до 25 мас. % дозволяє отримати лакофарбові покриття з високими показниками міцності до удару (6,0 Нм) міцності до згину (1 мм), адгезії (1 бал).

В процесі дослідження твердості виявлена закономірність поступового зниження твердості лакофарбових покриттів, але епоксидні лакофарбові покриття з вмістом ПМФС від 5 до 40 мас. % мають високі значення - від 0,9 до 0,5 ум. од., достатні для збереження захисних властивостей.

Використання кремнійорганічного полімеру підвищує гідрофобні властивості покриттів, суттєво знижує водопоглинання. Значення водопоглинання від 0,1 до 0,53 мас. %, свідчать про високі захисні властивості.

Результати вимірювання кутів змочування лакофарбових покриттів на основі композицій епоксидні-кремнійорганічні смоли дають змогу стверджувати, що ПМФС відшаровується в верхній шар. При вмісті модифікатора від 25 до 40% значення крайового кута змочування поверхні гліцерином становлять 40 - 42 град. Значення крайового кута змочування для епоксидної смоли становить 28 град., для ПМФС - 43 град. Розшарування покриття та розташування в верхньому шарі ПМФС пояснює високі гідрофобні властивості лакофарбових покриттів.

Лакофарбові покриття на основі композицій епоксидні-кремнійорганічні смоли мають вищу корозійну стійкість в порівнянні з немодифікованими.

Вимірювання опору сталевих пластин з лакофарбовими покриттями продемонструвало зворотно пропорційну залежність між опором та частотою струму. Лакофарбові покриття, що містять 30 та 40 мас. % КО - 08 продемонстрували найкращі показники зміни опору від частоти, що свідчить про зростання захисних властивостей.

Математична обробка результатів дослідження дозволила знайти оптимальний вміст модифікатора: екстремум досягається в точці 33,1. На підставі проведених досліджень та математичної обробки результатів дослідження обрана для подальшого вивчення композиція з вмістом ПМФС 33%.

Визначено оптимальну суміш розчинників - етилцелозольв: ацетон: толуол: ксилол (2:1:1:1) за результатами дослідження фізико-механічних властивостей лакофарбових покриттів: значення адгезії є найнижчими - 1 бал, при цьому значення міцності до згину є також найнижчими та становлять 1 мм; показник твердості найвищий - 0,5 ум. од., міцність до удару лакофарбових покриттів становила 5 Нм.

Час висихання є дуже важливим чинником, дозволяє скоротити витрати, збільшити ефективність робіт по захисту обладнання від корозії. Покриття, які містили бутилацетат: ацетон: толуол: ксилол (2:1:1:1) та етилцелозольв: ацетон: толуол: ксилол (2:1:1:1) висихали за 8 годин, що було найкращим показником порівняно з покриттями, які містили бутилацетат: ацетон: толуол (2:1:1).

Дослідження структури лакофарбових покриттів (рис. 6) за допомогою світлового мікроскопа засвідчило утворення неоднорідної структури плівок при отриманні композицій з двох полімерів - епоксидної смоли та поліметилфенілсилоксану.

У четвертому розділі „Товарознавча оцінка споживних властивостей епоксидних модифікованих лакофарбових матеріалів” проаналізовано вплив наповнювачів на фізико-механічні властивості епоксидно-кремнійорганічних лакофарбових покриттів.

Дослідження засвідчили високу адгезійну здатність отриманих лакофарбових покриттів, результати наведені в табл.1.

Таблиця 1 - Фізико-механічні властивості епоксидних лакофарбових покриттів

Композиція	Адгезія, бал	Міцність до згину, мм	Твердість, ум. од.	Міцність до удару, Нм	Водопо-глинан-ня, %
ЕП + КО + мікроволлас-тоніт	1/1*	1/1	0,5/0,75	5,5/6,0	0,3
ЕП + КО + мікромармур	1/1	3/6	0,3/0,48	3,5/5,0	0,6
ЕП + КО + тальк	1/1	1/2	0,38/0,54	3,5/5,5	0,4
ЕП - 547	1/1	1/2	0,5/0,58	4,5/5,5	1,46

*У чисельнику умовних дробів наведено дані вимірювань через 5 діб, в знаменнику - через 30 діб після нанесення покриттів.

Адгезія зберігається в часі за рахунок дії міжмолекулярних сил та хімічних зв`язків. Сприяє міцності адгезійного зв`язку епоксидних лакофарбових покриттів з металом наявність активних функціональних груп в структурі епоксидних олігомерів та більшості затверджувачів. Пояснюється цей факт тим, що із збільшенням вмісту полярних груп в макромолекулах збільшується енергія міжмолекулярної взаємодії, внаслідок чого знижується рухливість полімерних ланцюгів, підвищується їх жорсткість та зменшується доступ до активних центрів поверхні металу. В захисній дії лакофарбових покриттів адгезійна міцність відіграє не меншу, а в деяких випадках більшу роль, ніж проникливість плівок, бо адгезія запобігає виникненню нової фази (іржі) на межі метал - покриття. Таким чином, висока адгезія лакофарбових покриттів до металу та забезпечення стійкості адгезійних сполучень до впливу води є ефективним способом збільшення довговічності захисних лакофарбових покриттів.

При вимірюванні міцності до згину лакофарбових покриттів найкращі результати показали покриття з наповнювачем мікроволластоніт (1 мм). Найнижчі показники мають лакофарбові покриття з наповнювачем мікромармур. Навіть через 5 діб вони мали міцність 3 мм, яка через 30 діб становила 6 мм. Лакофарбові покриття з наповнювачем тальк мають показники міцності на рівні емалі ЕП - 547.

Найтвердішою виявилась поверхня лакофарбових покриттів з наповнювачем мікроволластоніт, твердість змінилась в часі з 0,5 до 0,75 ум. од., плівка емалі ЕП - 547 мала твердість від 0,5 до 0,58 ум. од., лакофарбові покриття з наповнювачем мікромармур показали достатньо високі показники - від 0,38 до 0,54 ум. од., значення показників для лакофарбових покриттів з наповнювачем тальк виявились найнижчими - від 0,3 до 0,48. Твердість покриттів у всіх випадках збільшується з часом, це пов`язано з завершенням процесу полімеризації.

Міцність до удару лакофарбових покриттів з наповнювачем мікроволластоніт навіть після 5 діб була високою, але через 30 діб вона збільшилась до 6,0 Нм. Показники міцності для лакофарбових покриттів з наповнювачами тальк та мікромармур були однакові, але через 30 діб міцність лакофарбових покриттів з наповнювачем тальк зросла більше та дорівнювала міцності покриття емаллю ЕП - 547 за той же період - 5,5 Нм. Найнижчі показники виявились у лакофарбових покриттів з наповнювачем мікромармур - 5,0 Нм. наповнювач кристал епоксидний лакофарбовий

Епоксидні модифіковані емалі є стійкими до статичної дії води; їх гідрофобні властивості кращі за показники емалі ЕП - 547, при цьому водопоглинання є дуже незначним, становить 20,5 % від водопоглинання плівкою емалі ЕП - 547. Гідрофобні властивості покриттів з наповнювачем мікроволластоніт змінились несуттєво - на 4 град., покриттів з наповнювачем тальк - на 5 град., покриттів з наповнювачем мікромармур - на 7 град., покриттів емалі ЕП - 547 - на 9 град.

Результати досліджень електрохімічним методом показали, що покриття стійкі до корозії та мають захисні властивості.

Отримані лакофарбові матеріали мають високу хімічну стійкість до дії 25% розчину H2SO4, 25 % розчину NaOH; значення адгезії залишається високим на протязі 2 діб дослідження, це є свідченням міцного адгезійного зв'язку лакофарбової плівки та підкладки. Після 2 діб дослідження зовнішній вигляд лакофарбових покриттів з наповнювачами тальк та мікроволластоніт не зазнав змін, після 10 діб дослідження було виявлено крейдування плівок лакофарбових матеріалів. На підкладках з лакофарбовими покриттями, наповненими мікромармуром, а також з емаллю ЕП - 547 спостерігались осередки корозії вже після 4 діб дослідження, значення адгезії знизилось до 4 балів.

Досліджувані лакофарбові покриття виявили високу стійкість до дії мінеральних добрив (карбаміду та селітри), вимірювання адгезії показало позитивні результати (табл.2).

Таблиця 2 - Зміна адгезії покриттів в результаті дії мінеральних добрив

Лакофарбові матеріали	Адгезія, бал
	40 % розчин карбаміду	40 % розчин селітри
ЕП+КО+мікроволластоніт	1/1*	1/1
ЕП+КО+мікромармур	1/2	1/3
ЕП+КО+тальк	1/1	1/1
ЕП - 547	1/3	2/4

*У чисельнику умовних дробів наведено дані вимірювань через 4 доби, в знаменнику - через 16 діб.

Не спостерігалось осередків корозії на підкладках та крейдування плівок. Після 4 діб витримки пластин з лакофарбовими покриттями плівка емалі ЕП - 547 майже непомітно змінила відтінок, не спостерігалось жодних інших змін. Помітні зміни у відтінках та кольорі плівок лакофарбових покриттів з мікромармуром та емалі ЕП - 547 відбулися вже після 16 діб випробування.

Епоксидно-кремнійорганічні лакофарбові матеріали мають фунгіцидні властивості. Спостерігання за досліджуваними пластинами, що витримувались в середовищі зовнішніх забруднень та пліснявих грибів, які являються джерелом небезпеки для людини, а саме Aspergillus terreus Thom, Trichoderma viride Pers. Ex Fr., продемонстрували високу стійкість, оцінені балом 0.

Внаслідок впливу кліматичних чинників лакофарбові плівки демонструють зміну блиску, кольору, крейдування. В результаті комплексної дії високої температури, відносної вологості повітря, низької температури, апарату штучної погоди відбулися певні зміни фізико-механічних властивостей та зовнішнього вигляду покриттів (табл. 3).

Найбільше зниження адгезії відбулось у покриттів базової контрольної емалі ЕП - 547 - до 4 балів, при цьому зовнішній вигляд продемонстрував найкритичніші зміни порівняно з розробленими покриттями. Серед модифікованих складів найгірші результати у покриттів з наповнювачем мікромармур - адгезія після випробування - 4 бали, найкращі - у покриття з наповнювачем мікроволластоніт - 2 бали. Найкращі показники зовнішнього вигляду також мають покриття з наповнювачем мікроволластоніт.

Таблиця 3 - Фізико-механічні властивості епоксидних лакофарбових покриттів після прискорених досліджень на стійкість до дії кліматичних чинників

Лакофарбові матеріали	Показники*
	Адгезія, бал	Твердість, ум. од.	Міцність до удару, Нм
ЕП+КО+ мікроволластоніт	1/2 (1)	0,5 / 0,4 (0,75)	5,5 / 4,5 (6,0)
ЕП+КО+ мікромармур	1/4 (1)	0,38 / 0,3 (0,54)	3,5 / 2,5 (5,0)
ЕП+КО+ тальк	1/3 (1)	0,3 / 0,25 (0,48)	3,5 / 3,0 (5,5)
ЕП - 547	1/4 (1)	0,5 / 0,3 (0,58)	4,5 / 3,35 (5,5)
*В чисельнику - значення показника через 5 діб після нанесення до випробування, в знаменнику - після 15 циклів випробування, в дужках - значення показників контрольних зразків.

Через 5 циклів маса змінювалась несуттєво. В результаті 10 проведених циклів відбулися більш суттєві зміни, особливо з покриттями, що мали наповнювачем мікромармур. Зміна маси цих пластин була майже на рівні пластин з емаллю ЕП - 547. Після 15 циклів зміна маси базової емалі ЕП - 547 склала 7%, епоксидно-кремнійорганічних емалей з наповнювачем тальк - 5,7; з наповнювачем мікромармур - 6,5; з наповнювачем мікроволластоніт - 1,7.

Зміну маси пластин з покриттями, що мали наповнювачем мікроволластоніт, можна оцінити як незначну. Вони виявились найстійкішими.

У п'ятому розділі „Оцінка якості та конкурентоспроможності епоксидних лакофарбових матеріалів, модифікованих поліметилфенілсилоксаном” проведено визначення коефіцієнтів вагомості споживних властивостей епоксидних лакофарбових матеріалів першого та другого рівня експертним методом. Визначено, що найбільшу питому вагу серед споживних властивостей першого рівня мають показники вагомості функціональних властивостей - 0,37 та властивості надійності - 0,315. Коефіцієнт вагомості ергономічних властивостей дорівнює 0,125; естетичних властивостей - 0,105, властивостей безпеки - 0,085. Серед споживних властивостей другого рівня довговічність посідає перше місце (0,22). Значимими є життєздатність, хімічна та корозійна стійкість, фізико-механічні показники, термін висихання та необхідність підготовки поверхні перед фарбуванням. Перевірено ступінь погоджуваності думок експертів в процесі анкетування, визначено високу ступінь погоджуваності. Розраховано одиничні показники якості епоксидних модифікованих емалей за кожним параметром.

Визначено комплексні показники якості емалей епоксидних модифікованих. Найкращий комплексний показник має емаль з наповнювачем мікроволластоніт - 133%, емаль з наповнювачем тальк - 121 %, емаль з наповнювачем мікромармур - 113 %.

Розраховані інтегральні показники конкурентоспроможності для модифікованих емалей з наповнювачем мікроволластоніт (1,25) наповнювачем тальк (1,15), з наповнювачем мікромармур (1,09), свідчать про високий рівень конкурентоспроможності.

Соціально-економічна ефективність розроблених та впроваджених епоксидних модифікованих лакофарбових матеріалів полягає у високому рівні споживних властивостей, забезпеченні ефективного захисту обладнання в умовах хімічного виробництва. Економічна ефективність розроблених емалей з наповнювачем тальк складає 4900,42 грн., з наповнювачем мікромармур - 5017,02 грн., з наповнювачем мікроволластоніт - 4826,22 грн. на кожні 1000 м2 покриття.

Зменшено витрати підприємства на матеріали в середньому на 51% завдяки відсутності необхідності ґрунтування та достатності нанесення одного шару покриття для епоксидно-кремнійорганічних лакофарбових матеріалів. Зменшено трудомісткість кінцевої продукції в 1,5 рази, що у кінцевому рахунку прямо зменшує витрати на оплату праці, а також призводить до зменшення витрат на утримання та експлуатацію обладнання та загально-виробничих витрат. Зменшено витрати на оплату праці з 236 грн. до 94 грн. на кожні 1000 м2 при використанні нових лакофарбових матеріалів.

За рахунок малого терміна висихання (8 год.), на відміну від базового зразка (24год.), загальний час на нанесення покриття площі 1000 м2 зменшено в 6,5 разів (з 123,76 годин до 19,1 годин.).

Життєздатність розроблених лакофарбових матеріалів в порівнянні з базовим зразком збільшено в три рази.

Розширено асортимент вітчизняних лакофарбових матеріалів з тривалим терміном служби.

ВИСНОВКИ

1. Теоретично обґрунтовано та експериментально доведено можливість отримання на основі модифікування епоксидних смол поліметилфенілсилоксаном лакофарбових матеріалів для одношарових покриттів з підвищеним комплексом експлуатаційних властивостей.

2. Встановлено, що внаслідок використання двох полімерів (епоксидної смоли та поліметилфенілсилоксану) в лакофарбовій композиції утворюється плівка, яка розшаровується на підкладці. Завдяки одношаровому нанесенню товщиною 300-700 мкм створюється захисне покриття, здатне протидіяти комплексній дії механічного впливу та агресивного середовища хімічного виробництва.

3. За допомогою ІЧ - спектроскопічних досліджень встановлено, що в епоксидно-кремнійорганічній композиції відбувається хімічна взаємодія компонентів суміші. Проходить взаємодія гідроксильних груп поліметилфенілсилоксану з аміногрупами затверджувача, а також з гідроксильними групами, що утворюються в епоксидній складовій при взаємодії епоксидних груп смоли та амінних груп затверджувача.

4. За допомогою електрохімічного методу досліджень доведено, що модифікування епоксидних лакофарбових матеріалів поліметилфенілсилоксаном підвищує надійність лакофарбових покриттів. Отримані епоксидні модифіковані емалі мають кращу корозійну стійкість в 3% розчині NaCl порівняно з емалями ЕП - 547, особливу стійкість надає наповнювач мікроволластоніт. Модифіковані лакофарбові покриття з наповнювачем мікроволластоніт мають вищу адгезійну здатність, твердість та міцність до удару порівняно з базовим зразком після впливу кліматичних чинників протягом 15 циклів (що відповідає 7,5 рокам експлуатації).

5. Модифіковані епоксидні емалі характеризуються високими фізико-механічними властивостями. Покриття з наповнювачем мікроволластоніт міцніші до удару на 9 %, ніж покриття емалями ЕП - 547, при цьому вони твердіші на 29 %. Розроблені лакофарбові матеріали мають високу адгезію та міцність до згину.

6. Встановлено, що розроблені епоксидні модифіковані емалі є стійкими до статичної дії води; їх гідрофобні властивості кращі за показники емалі ЕП - 547, при цьому водопоглинання є дуже незначним, становить 20,5% від водопоглинання плівкою емалі ЕП - 547.

7. Доведено, що отримані покриття мають високу хімічну стійкість до дії 25% розчину H2SO4, 25% розчину NaOH. Покриття з наповнювачами тальк та мікроволластоніт залишились без змін після 10 діб дослідження, покриття з наповнювачами мікромармур мали осередки руйнування, але менші ніж покриття емалями ЕП - 547. Досліджувані покриття виявили високу стійкість до дії мінеральних добрив (карбаміду та селітри), не спостерігалось осередків корозії на підкладці та крейдування покриттів.

8. Епоксидно-кремнійорганічні лакофарбові матеріали мають фунгіцидні властивості, запобігають розвитку пліснявих грибів, зокрема, Aspergillus terreus Thom, Trichoderma viride Pers. Ex Fr.

9. Визначено комплексні показники якості емалей епоксидних модифікованих. Найкращий комплексний показник має емаль з наповнювачем мікроволластоніт - 133%, емаль з наповнювачем тальк - 121%, емаль з наповнювачем мікромармур - 113%. Розраховано інтегральні показники конкурентоспроможності для розроблених емалей з наповнювачем тальк (1,15), з наповнювачем мікромармур (1,09), з наповнювачем мікроволластоніт (1,25), які свідчать про високий рівень конкурентоспроможності.

10. Соціально - економічна ефективність розроблених та впроваджених епоксидно-кремнійорганічних лакофарбових матеріалів полягає в розширенні асортименту вітчизняної лакофарбової продукції; зменшенні витрат: на матеріали на 51 % завдяки відсутності необхідності ґрунтування та достатності нанесення одного шару покриття; на оплату праці на кожні 1000 м2 з 235,6 грн. до 94,44 грн., на утримання та експлуатацію обладнання, зменшенні загального часу технологічного процесу, загально-виробничих витрат. Випущено дослідну партію епоксидно-кремнійорганічних лакофарбових матеріалів в ТОВ „ЛЗ „Аврора”, м. Черкаси (акт дослідно-промислового впровадження від 21.02.2005 р) та проведено дослідно-промислове випробування захисних властивостей розроблених емалей в ВАТ „Азот”, м. Черкаси (акт впровадження від 05.10.2006 р.).

11. Життєздатність розроблених лакофарбових матеріалів в порівнянні з базовим зразком збільшено в три рази. За рахунок малого терміна висихання (8 год.), на відміну від базового зразка (24год.), загальний час на нанесення покриття площею 1000 м2 зменшено в 6,5 разів (з 123,76 годин до 19,1 годин.).

Економічна ефективність розроблених емалей з наповнювачем тальк складає 4900,42 грн., з наповнювачем мікромармур - 5017,02 грн., з наповнювачем мікроволластоніт - 4826,22 грн. на кожні 1000 м2 покриття.

СПИСОК НАУКОВИХ ПРАЦЬ, ЩО ОПУБЛІКОВАНІ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

Фахові видання:

1. Єфременкова Н.А. Особливості споживних властивостей епоксидних пошарово-неоднорідних покриттів. // Вісн. КНТЕУ. - 2005. - №2. - С. 156 - 159.

2. Дудла І.О., Єфременкова Н.А. Властивості епоксидних покриттів, модифікованих поліметилфенілсилоксаном. // Вісн. ЧДТУ. - 2006. - №2. - С. 127 - 130.

3. Єфременкова Н.А. Наповнювачі епоксидних лакофарбових матеріалів. Вплив на захисні властивості. // Хімічна промисловість України. - 2006. - №6. - С. 4 - 7.

Тези та матеріали конференцій:

4. Дудла І.О., Гаценко С.В., Крєпкая Т.А., Єфременкова Н.А. Стан споживчого ринку лакофарбової продукції в Україні. // Товари ХХI століття.: Мат. Міжн. наук.-практ. конф. - Полтава: РВВ ПУСКУ, 2002. - С. 156 - 157.

5. Ефременкова Н.А. Способы улучшения свойств эпоксидных лакокрасочных материалов. // Проблемы формирования ассортимента, качества и конкурентоспособности товаров.: Сб. науч. тр. - Гомель.: УО “Белорусский торгово-экономический университет потребительской кооперации”, 2004. - С. 37 - 39.

6. Єфременкова Н.А. Підвищення захисних властивостей епоксидних лакофарбових матеріалів. // Вісн. ЛДТУ. - 2006. - №3(10). - С. 177 - 183.

В роботах, які надруковано із співавторами, особистий внесок автора полягає в проведенні аналізу стану ринку лакофарбової продукції в Україні, постановці проблеми виготовлення ефективних лакофарбових матеріалів та необхідності їх комплексної товарознавчої оцінки [4], проведенні та обробці результатів експериментального дослідження захисних властивостей епоксидно-кремнійорганічних покриттів, виявленні під час дослідження позитивного впливу мікроволластоніту на твердість та міцність отриманих покриттів [2].

АНОТАЦІЯ

Єфременкова Н.А. Товарознавча оцінка епоксидних лакофарбових матеріалів. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.19.08 - товарознавство промислових товарів. - Чернігівський державний технологічний університет, Чернігів, 2007.

Дисертацію присвячено розв'язанню проблеми отримання епоксидних лакофарбових покриттів з поліпшеними споживними властивостями. Для вирішення цієї проблеми запропоновано використання кремнійорганічного модифікатора та наповнювачів з голчастою структурою кристалів.

Виявлено залежність між властивостями епоксидних лакофарбових покриттів та їх складом. На підставі проведених досліджень та математичної обробки результатів дослідження визначено композицію з оптимальним вмістом модифікатора.

Проведено комплексну товарознавчу оцінку якості розроблених лакофарбових матеріалів. Отримані результати дослідження дозволяють стверджувати, що їх споживні властивості мають вищий рівень порівняно з немодифікованими.

Ключові слова: лакофарбові матеріали, властивості, епоксидна смола, кремнійорганічна смола, модифікування, якість.

Ефременкова Н.А. Товароведная оценка эпоксидных лакокрасочных материалов. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.19.08 - товароведение промышленных товаров. - Черниговский государственный технологический университет, Чернигов, 2007.

Диссертация посвящена решению проблемы получения эпоксидных лакокрасочных покрытий с улучшенными потребительскими свойствами. Для решения этой проблемы предложено использование кремнийорганического модификатора и наполнителей с игольчатой структурой кристаллов.

Выявлена зависимость между свойствами эпоксидных лакокрасочных покрытий и их составом. На основании проведенных исследований и математической обработки результатов исследования определена композиция с оптимальным содержанием модификатора.

В результате использования эпоксидных и кремнийорганических полимеров для получения лакокрасочного покрытия образуется пленка, способная противостоять комплексному воздействию механических факторов и агрессивной среды.

В результате ИК - спектроскопических исследований установлено, что в эпоксидно-кремнийорганической композиции происходит химическое взаимодействие компонентов смеси: гидроксильных групп полиметилфенилсилоксана с аминогруппами отвердителя, а также с гидроксильными группами, образующимися в эпоксидной составляющей при взаимодействии эпоксидных групп смолы и аминных групп отвердителя.

Доказано при помощи электрохимического метода исследования, что модифицирование эпоксидных смол кремнийорганическими повышает надежность лакокрасочных покрытий.

Модифицированные эпоксидные эмали отличаются высокими физико-механическими свойствами - прочностью к удару, адгезией, стойкостью к изгибу. Использование полиметилфенилсилоксана в качестве модификатора повышает гидрофобные свойства покрытий.

Исследованные покрытия показали высокую стойкость к воздействию минеральных удобрений, а также к воздействию 40% раствора H2SO4 и 30% раствора NaOH.

Эпоксидно-кремнийорганические лакокрасочные покрытия обладают фунгицидными свойствами.

Проведена комплексная товароведная оценка качества разработанных лакокрасочных материалов. Полученные результаты исследований позволяют утверждать, что их потребительские свойства имеют более высокий уровень по сравнению с немодифицированными. Определены комплексные показатели качества эпоксидных модифицированных эмалей. Наилучшим комплексным показателем качества обладает эмаль с наполнителем микроволластонит - 133%, эмаль с наполнителем тальк - 121%, эмаль с наполнителем микромрамор - 113%. Интегральные показатели конкурентоспособности соответственно составляют: 1,25; 1,15; 1,09.

Социально-экономическая эффективность разработанных и внедренных эпоксидно-кремнийорганических лакокрасочных материалов состоит в расширении ассортимента отечественной лакокрасочной продукции; снижении себестоимости производства в части уменьшения стоимости самих лакокрасочных материалов и стоимости на оплату труда, уменьшении общего времени технологического процесса, снижении затрат на содержание и эксплуатацию оборудования, общепроизводственных затрат.

Ключевые слова: лакокрасочные материалы, свойства, эпоксидная смола, кремнийорганическая смола, модифицирование, качество.

Efremenkova N.A. Commodity science estimation of epoxy varnish-and-paint materials.

The thesis for defending an academic degree of a candidate of technical sciences, speciality 05.19.08 - commodity research of manufactured goods. Chernigiv National Technological University, Chernigiv, 2007.

The thesis is devoted to the solution of the problem of improving the quality of new epoxy varnish-and-paint materials with improved consumer qualities. To solve this problem we proposed to use organosilicon modifier and extenders with needle-shaped structure of crystals.

The dependence between characteristics of epoxy varnish-and-paint coverings and their composition was found. On the basis of conducted researches and mathematical treatment of results of this research the composition with optimal content of modifier was determined.

The complex commodity estimation of quality of developed varnish-and-paint materials has been carried out. Conducted researches confirm higher level of consumer quality of new epoxy varnish-and-paint materials in comparison with un-modified ones.

Key words: paint material, characteristics, epoxy, organosilicon, modifier, quality.

Размещено на Allbest.ru

...