Усманов хумоюн абдуносир угли

РАЗРАБОТКА КАТАФОРЕЗНОЙ ГРУНТОВКИ НА ОСНОВЕ МЕСТНЫХ СЫРЬЕВЫХ РЕСУРСОВ.

1. РАЗРАБОТКА РЕЦЕПТУРЫ КАТАФОРЕЗНОГО ГРУНТА И ПОДБОР КОМПОНЕНТОВ.

   1. Выбор подходящего связующего для катафорезной грунтовки

Лакокрасочные материалы катодного электроосаждения по своей природе существенно отличаются от материалов анодного осаждения. Для их получения в основном применяют эпоксидные смолы, хорошо зарекомендовавшие себя в покрытиях антикоррозионного назначения. Для придания эластичности смолы модифицируют, вводя в них полиэфирные, алкилфенольные и другие группы. Функциональность смол также повышают за счет введения ОН- и NH-групп, для чего эпоксидные смолы обрабатывают аминоалканолами (N-метилэтаноламин, диэтаноламин) и полиаминами (дипропилентриамин), первичные аминогруппы которых блокированы кетонами (кетиминами), поэтому присоединяться к ним могут только вторичные аминогруппы.
Полученный таким образом аддукт представляет собой амин, который можно нейтрализовать органическими кислотами. В результате этих процессов получают водорастворимый пленкообразователь. Агентами нейтрализации обычно служат уксусная, молочная или муравьиная кислоты. Структура молекулы нейтрализованного эпоксидного пленкообразователя представлена на рис.1.

Рисунок.1. Структура нейтрализованной модифицированной эпоксидной смолы
Наличие ОН- и NH-групп в пленкообразователе обуславливает его химическое превращение в трехмерное состояние, протекающее при нагревании. Но оптимальный вариант их отверждения - применение в качестве отвердителей блокированных изоцианатов. Этот способ получил наибольшее промышленное применение. Реакция отверждения изоцианатами, как известно, катализируются щелочами. Поэтому модифицированные эпоксидные смолы, обладающие основными свойствами, активно взаимодействуют с блокированными изоцианатами в момент их деблокирования. Блокированные изоцианаты не растворяются в воде. Однако они хорошо совмещаются с модифицированными эпоксидными смолами и при возникновении свободных изоцианатных групп быстро отверждают их.
Из полиизоцианатов чаще всего применяют ТДИ-, МДИ-аддукты и МДИ-гомологи. Блокирующими агентами для них служат высшие спирты (предпочтительно 2-этилгексанол) и моноэфиры этиленгликоля. В рецептуры составов, как правило, вводят катализаторы отверждения, обычно дибутилоксид олова, реже - органические соли висмута.
Материал, полученный на основе нейтрализованной модифицированной эпоксидной смолы, пригоден для электроосаждения (это составная часть ванн), но его нельзя использовать для диспергирования пигментов. Для этого получают другой пленкообразователь, состоящий из более низкомолекулярной эпоксидной смолы и четвертичного аммониевого основания. Пигментная паста, содержащая этот аддукт, пигменты (диоксид титана, сажа), наполнители (каолин) и функциональные добавки, представляет собой второй состав, который в смеси с первым (водной дисперсией нейтрализованной эпоксидной смолы) загружают в ванну катодного электроосаждения.
Модифицированные эпоксидные смолы - основной, но не единственный вид пленкообразователей для лакокрасочных материалов катодного электроосаждения. Заслуживают внимания также катодно-стабилизированные пленкообразователи, получаемые по реакции фенолов (в том числе бисфенола А) с формальдегидом и вторичными аминами или аминоспиртами. Эти продукты могут отверждаться как с помощью фенольных смол, так и с использованием блокированных полиизоцианатов.
Другие подобные пленкообразователи получают на основе акриловых смол, содержащих третичные аминогруппы (например, диметиламиноэтилметакрилата). Пленкообразователи акрилового типа также получают по полимераналогичным реакциям. При этом используют эпоксиакриловые смолы и к ним присоединяют третичные или вторичные полиамины, после чего проводят нейтрализацию кислотами (рис.2).

Рисунок.2. Реакция модификации эпоксидных акрилов путем добавления вторичных аминов.
Применяют также катодно-активные пленкообразователи на основе сополимеров малеинового ангидрида, которые, как известно, могут вступать в реакцию с третичными диаминами с образованием имидов, становящихся после нейтрализации водорастворимыми.
Пленкообразователи на основе акриловых смол, как правило, комбинируют с аминосмолами. На их основе получают однослойные покрытия, используемые в качестве грунта под покрытия из других материалов, например эпоксидных.
Несмотря на принципиальные различия применяемых материалов в процессах катодного и анодного электроосаждения имеется много общего.
Катионоактивные пленкообразователи, так же как и анионоактивные, в водных растворах диссоциируют на ионы. Но при нанесении материала методом катодного электроосаждения их направление в электрополе иное: поликатионы движутся к отрицательно заряженному изделию - катоду. На катоде в результате электрохимических реакций восстановления воды образуются молекулярный водород, который улетучивается из ванны, и гидроксил-ионы, взаимодействующие с катионами пленкообразователя и преобразующие его в амин. Аминогруппы делают пленкообразователь недостаточно гидрофильным, что вызывает его коагуляцию и приводит к образованию пленки на катоде изделии).



Рисунок.3. Электродные реакции катионных электроосажденных красок
На аноде вода за счет электрохимического окисления образует молекулярный кислород, который выделяется из ванны, и протоны, взаимодействующие с агентами нейтрализации с образованием кислотных ионов, движущихся к аноду. Кроме того, на аноде металлы могут окисляться, переходить в ионы и снова восстанавливаться на катоде (реакции на электродах приведены на рис.3.).
Исходя из вышеизложенного можем считать что наиболее подходящими связующими для пленкообразующей части являются эпоксидные смолы модифицированные полиэфирными группами для придания эластичности и полиаминами первичные аминогруппы которых блокированы кетиминами для придания функциональности за счет введения ОН- и NH-групп нейтрализованные органическими кислотами[ CITATION Bod17 \l 1033 ].

Большинство всех составов катионных электропокрытий основано на олигомерных эпоксидных смолах, вступающих в реакцию с аминами и частично нейтрализованных кислотами с образованием стабильной эмульсии в воде, которую можно электроосаждать на катоде. Получающийся в результате олигомер, не содержащий эпоксидных групп, представляет собой простой полиэфирполиол с аминогруппами, который может быть термически отвержден посредством реакции блокированного изоцианата с активными атомами водорода основной цепи эпоксидной смолы I1,2-4. С использованием этой химии и благодаря полиуретановой сетке они обеспечивают высокую коррозионную стойкость, химическую стойкость, отличную адгезию и хорошую гибкость. После отверждения пленки электропокрытия содержат от 80 до 85% смолы и от 15 до 20% пигмента, включая катализатор.

Основная смола составляет 70-90% от всей смолы композиции. Часто они готовятся в соответствии с перечисленными ниже принципами;
а) Удлинение цепи из эпоксидной смолы
Подготовка основной цепи смолы путем удлинения цепи жидкой эпоксидной смолы, создание линейной полиэфирной эпоксидной смолы с определенной эквивалентной массой эпоксидной смолы (EEW) и молекулярной массой.
а) Сшивающий агент
Создание блокированного полиизоцианата и добавление его к полиэфирной эпоксидной смоле; или взаимодействие полузакрытого диизоцианата с полиэфирной эпоксидной смолой через активные водородные функциональные группы.
б) Аминирование
Реакция олигомерной эпоксидной смолы с аминами на концевых эпоксидных группах (оксирановые кольца).
в) Стадия диспергирования
Диспергирование смолы с аминогруппами в воде в присутствии поверхностно-активных веществ и кислот для создания катионных солевых групп, что дает стабильную водную дисперсию с размером частиц от 600 до 1600 ангстрем. Полученная катионная смола должна иметь достаточное содержание катионов, чтобы обеспечить стабильную водную дисперсию и также быть способной к осаждению, коалесценции и электроизоляции металлической подложки (катода) под действием приложенного напряжения.

2.