Новые эпоксиполиуретановые покрытия: что показало исследование

В профессиональной среде всё больше внимания уделяется гибридным полимерным системам, которые сочетают в себе преимущества сразу нескольких типов связующих. Одно из таких перспективных направлений — эпоксиполиуретановые покрытия, в которых объединяются прочность эпоксидной матрицы и эластичность полиуретановой составляющей.

Именно этой теме посвящена научная статья о защитных электроизоляционных покрытиях на основе эпоксиполиуретановых композиций катионного отверждения. Один из участников статьи — Гриник Сергей Григорьевич, представляющий ООО «Гласс Систем». В работе также приняли участие специалисты Института химии силикатов им. И. В. Гребенщикова и Донецкого государственного университета.

О чём это исследование

Авторы поставили задачу разработать новые гибридные эпоксиполиуретановые композиции с улучшенными физико-механическими и электрофизическими свойствами. В качестве основы использовались два связующих разной природы: эпоксидная смола и полиуретановый квазифорполимер «Геккон-П100» на основе ароматических изоцианатов.

Отдельное внимание в работе уделено подбору системы отверждения. Для эпоксидной составляющей был использован катионный отвердитель на основе комплекса Льюиса. Такой подход интересен тем, что позволяет формировать гибридную полимерную матрицу и при этом регулировать свойства конечного покрытия в зависимости от состава системы.

Почему эпоксиполиуретановые системы представляют интерес

Эпоксидные покрытия традиционно ценятся за прочность, твёрдость и химическую стойкость. Полиуретановые материалы, в свою очередь, отличаются эластичностью, ударной прочностью и меньшей хрупкостью. При объединении этих двух составляющих появляется возможность получить покрытие с более сбалансированными характеристиками.

Как отмечается в статье, введение полиуретановой составляющей позволяет повысить эластичность и ударную прочность, а также снизить жёсткость без существенной потери других физико-механических свойств. Это особенно важно для покрытий, которые работают в условиях перепадов температур, механических нагрузок и вибраций.

Какие материалы использовались в работе

В исследовании применялись:

• эпоксидная диановая смола YD-128;
• полиуретановый квазифорполимер «Геккон-П100»;
• наполнители — оксид титана и тальк;
• специальный катионный отвердитель для эпоксидной составляющей.

Авторы отдельно отмечают преимущества ароматических изоцианатов в составе полиуретанового связующего: быстрое отверждение, быстрый набор твёрдости, возможность формирования покрытия толщиной более 1 мм, варьирование механических свойств в широком диапазоне, хорошую химическую стойкость и гидрофобность.

Как проводились испытания

Полученные композиции наносили на стальные, алюминиевые и стеклянные подложки. Формирование покрытий выполнялось пневматическим распылением или наливом. Часть образцов дополнительно подвергали термообработке при температуре 170 °C.

Для оценки свойств покрытий проводились испытания по нескольким направлениям:

• измерение относительной твёрдости;
• определение прочности на удар;
• измерение краевого угла смачивания;
• измерение поперечного электрического сопротивления.

Что показали результаты

Исследование подтвердило, что полиуретановые покрытия на основе «Геккон-П100» обладают высокой прочностью на удар как при холодном отверждении, так и после термообработки. Это особенно важно для сфер, где покрытие должно сохранять целостность при механическом воздействии.

Для гибридных эпоксиполиуретановых покрытий было установлено, что наилучшие показатели по ударной прочности достигаются при равном соотношении эпоксидной и полиуретановой составляющей — 50/50. При таком составе прочность на удар у покрытия холодного отверждения достигала самого высокого уровня среди исследованных вариантов.

Также было показано, что термообработка при 170 °C заметно повышает твёрдость и поперечное электросопротивление покрытий. При этом ударная прочность после термообработки несколько снижается, но остаётся на достаточно высоком уровне.

Почему это важно на практике

Для практического применения особенно важен тот факт, что исследованные покрытия сочетают в себе сразу несколько полезных свойств: хорошую ударную прочность, электроизоляционные характеристики и возможность регулирования параметров за счёт изменения состава.

Это открывает возможности для дальнейшего развития защитных покрытий, которые могут применяться в промышленности, приборостроении, электроизоляции и других направлениях, где требуется сочетание прочности, стабильности и функциональности.

Кроме того, сама логика работы показывает перспективность комбинирования эпоксидных и полиуретановых систем в рамках одной полимерной матрицы. Такой подход позволяет не просто создавать новое покрытие, а более точно настраивать его свойства под конкретную эксплуатационную задачу.

Выводы

По итогам исследования были разработаны новые гибридные эпоксиполиуретановые композиции на основе эпоксидной смолы и полиуретанового квазифорполимера «Геккон-П100». Установлено, что увеличение количества отвердителя и уменьшение доли эпоксидной составляющей положительно влияет на поперечное электрическое сопротивление покрытий холодного отверждения.

Авторы также показали, что оптимальное соотношение компонентов для достижения высокой ударной прочности составляет 50/50, а термообработка позволяет дополнительно повысить твёрдость и электрофизические характеристики материалов.

Для компании и отрасли в целом такие исследования важны не только как научный результат, но и как основа для дальнейшего развития современных полимерных покрытий с заданными свойствами. Отдельно отметим, что одним из участников этой работы является Гриник Сергей Григорьевич, представляющий ООО «Гласс Систем».