Группа ученых из Казанского национального исследовательского технического университета (КНИТУ-КАИ) создала инновационный состав эпоксидной грунтовки, что позволяет значительно повысить теплостойкость покрытия, стойкость к воздействию воды и агрессивных сред, обеспечить улучшенные барьерные свойства при сохранении необходимых технологических характеристик, таких, например, как вязкость.
Эпоксидная грунтовка используется как нижний слой защитных покрытий для металлических и других конструкционных материалов, обеспечивая адгезию последующих слоев и долговременную защиту от коррозии в условиях воздействия влаги, солевых растворов и агрессивных сред. Особая область применения описываемого состава - изделия, эксплуатируемые при повышенных температурах, в жестких погодных и климатических условиях. Новый материал найдет применение в аэрокосмической, автомобильной, судостроительной и смежных отраслях.
«Достижение заявленного технического результата обусловлено оптимальным подбором состава, в котором присутствует смесь эпоксидиановых смол, фосфорсодержащий эпоксидный олигомер, ароматический аминный отвердитель и монтмориллонитовый модификатор. - поясняет профессор кафедры производства летательных аппаратов КНИТУ-КАИ Лилия Амирова. - Также играет роль регламентированный способ смешения и отверждения, позволяющий сформировать высокоэффективное антикоррозионное грунтовочное покрытие».
Заявленная грунтовка выполнена на основе смеси эпоксидиановых смол и содержит функциональные добавки, обеспечивающие снижение вязкости, повышение огне- и теплостойкости, а также улучшение барьерных свойств к воде и агрессивным средам. Композиция включает следующие компоненты (в массовых частях, где массовая часть понимается как процентное соотношение компонентов по массе, а не по объему): низковязкая эпоксидиановая смола - 100; высоковязкая эпоксидиановая смола - 20; триглицидилфосфат - 20; монтмориллонит - 3-20; диэтилтолуолдиамин - в стехиометрическом количестве, рассчитанном по эпоксидному числу смолы.
В качестве низковязкой эпоксидиановой смолы ученые использовали смолу на основе бисфенола А марки DER 330 (Olin), а в качестве высоковязкой - смолу DER 671 (Olin). Введение фосфорсодержащего эпоксидного олигомера триглицидилфосфата обеспечивает снижение вязкости, уменьшение горючести композиции и формирование градиента состава по толщине покрытия. В роли ароматического аминного отвердителя применили диэтилтолуолдиамин марки DEH-650 (Dow Chemical Company), обеспечивающий высокую степень отверждения и теплостойкость. В качестве модификатора взяли природный монтмориллонит, в том числе монтмориллонит, модифицированный поверхностно активными веществами цетилтриметиламмоний бромидом (ЦТМАБ, формула C19H42BrN) или пиридиний бромидом (формула C21H38BrN).
Монтмориллонит, в том числе в виде органоглины, вводится в количестве 3-20 массовых частей и выполняет роль наноструктурного модификатора, повышающего барьерные свойства, теплостойкость и физико-механические характеристики отвержденной эпоксидной матрицы.
Модификация монтмориллонита катионными поверхностно активными веществами обеспечивает лучшую диспергируемость и формирование более плотной, слабо проницаемой структуры покрытия. Диспергируемость - измельчение твердых тел, в результате которого образуются порошки, суспензии, эмульсии, аэрозоли.
Процесс получения грунтовки проводился с учетом высокой вязкости эпоксидиановой смолы DER 671 и был нацелен на обеспечение максимальной однородности композиции.
Полученную многоступенчатым путем гомогенную композицию подвергли отверждению в ступенчатом температурном режиме: 2 часа при 100 °C, затем 2 часа при 150 °C и 2 часа при 250 °C, что обеспечило формирование термостойкой пространственно сшитой структуры.
По результатам сравнительных испытаний заявленная эпоксидная грунтовка продемонстрировала более высокую эффективность по сравнению с выбранным прототипом (патент RU 2478674). Так, объективность сопоставления достигалась тем, что при испытаниях образцов адгезионная прочность и стойкость покрытий к действию воды и агрессивных сред оценивались по соответствующим ГОСТам.
Казанские ученые утверждают, что им удалось преодолеть целый ряд недостатков, присущих известным техническим решениям, представленным на рынке. Так, в одном случае это может быть сложный и недешевый состав (патент RU 22 69 556), либо сложный состав связующего, что усложняет и повышает длительность и трудоемкость его приготовления (патент RU 23 38 765), либо это порошковая композиция, причиняющая вред здоровью в процессе применения, а также тот факт, что покрытия из заявленных композиций на термостойких субстратах обладают низкой проницаемостью по воде при одновременном сохранении высоких показателей физико-механических свойств (патент RU 24 78 678).
Учеными КНИТУ-КАИ в 2026 году получен патент Федеральной службы по интеллектуальной собственности RU 28 58 796.
Источник: Минобрнауки России
