vguitВестник Воронежского государственного университета инженерных технологийProceedings of the Voronezh State University of Engineering Technologies2226-910X2310-1202VSUET10.20914/2310-1202-2021-1-278-283vguit-2690Research ArticleХимическая технологияFundamental and Applied chemistry, chemical technologyПолучение совмещенной эпоксидианово-акриловой дисперсииObtaining a combined epoxy-acrylic dispersionДомниченкоР. Г.DomnichenkoR. G.

ст. преподаватель, кафедра товаро-ведения и экспертизы товаров, кв. Молодежный, 20 А, г. Луганск, 91011, Луганская Народная Республика

senior lecturer, commodity science and examination of goods department, 20A Molodezhny sq., Luhansk, 91011, Luhansk People's Republic

raisa-domnichenko@ya.uaВостриковаГ. Ю.VostrikovaG. Y.

к.х.н., доцент, кафедра химии и химической технологии материалов, ул. 20-летия Октября, 84, г. Воронеж, 394006, Россия

Cand. Sci. (Chem.), associate professor, chemistry and chemical technology of materials department, 84, 20-letiya Oktyabrya str., Voronezh, 394006, Russia

vostr76-08@live.ruНикулинС. С.NikulinS. S.

д.т.н., профессор, кафедра технологии органических соединений и переработки полимеров и техносферной безопасности , пр-т Революции, 19, г. Воронеж, 394036, Россия

Dr. Sci. (Engin.), chemistry and chemical technology of materials department, Revolution Av., 19 Voronezh, 394036, Russia

nikulin_sergey48@mail.ruЛуганский государственный университет имени Владимира ДаляРоссияLuhansk State University named after Vladimir DalRussian FederationВоронежский государст-венный технический университетRussian FederationVoronezh State Technical UniversityRussian FederationВоронежский государственный университет инженерных технологийRussian FederationVoronezh State University of Engineering TechnologiesRussian Federation202119042021831278283Copyright © Домниченко Р.Г., Вострикова Г.Ю., Никулин С.С., 20212021Домниченко Р.Г., Вострикова Г.Ю., Никулин С.С.Domnichenko R.G., Vostrikova G.Y., Nikulin S.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.vestnik-vsuet.ru/vguit/article/view/2690

Современное состояние развития экономики РФ обусловливает появление ряда актуальных проблем, связанных с совершенствованием производства и повышением уровня экологически безопасной продукции, в частности лакокрасочных материалов в сочетании с высокими эксплуатационными свойствами покрытий на их основе. В обзоре рассматриваются достоинства и недостатки водных дисперсий на основе полимеров в присутствии различных модификаторов, которые широко используются в лакокрасочной промышленности. Основным преимуществом покрытий на водной основе является снижение пожароопасности при проведении окрасочных работ, из-за отсутствия органических растворителей в рецептуре, повышается экологическая безопасность и безопасность этих покрытий для здоровья человека. В данной статье рассматривается проблема условий стабильности смешанных материалов эпоксидно-акрилового типа и установление связи между составом пленкообразующей основы и эксплуатационными свойствами покрытий. Цель данного исследования – создание новых водно-дисперсионных лакокрасочных материалов на основе смешанных эпоксидно-акриловых пленкообразователей для покрытий с повышенной твердостью, износостойкостью, эластичностью и адгезией. Проведен анализ основных типов пленкообразователей на водной основе. Предложено использовать смешанные системы пленкообразователей на основе эпоксидно-акриловых дисперсий. Стандартными методами установлено, что совмещением дисперсий акрилового и эпоксидного типов удается достичь существенного повышения износостойкости композиций (практически в 2 раза) по сравнению с износостойкостью материалов на акриловой основе. Адгезия покрытий к подложкам различной природы (кроме кирпичной) возрастает с увеличением содержания эпоксидиановой компоненты. С точки зрения эксплуатационных свойств, покрытие на основе акрил-эпоксидного материала может быть более эффективнее, чем акриловое и использоваться в условиях повышенной влажности. Подтверждено повышение эксплуатационных свойств этих материалов в сравнении с акрилатными системами. Необходимо отметить, что дополнительной задачей при разработке любых строительных материалов является доступность в цене. Известно, что не все дисперсии являются дешевыми, так например, в присутствии силиконовых полимеров, дисперсии обладают высокой стоимостью, поэтому их используют только при необходимости. Нами для улучшения эксплуатационных свойств и снижения стоимости защитных лакокрасочных покрытий было предложено использовать композиционные материалы, в состав которых вошли стирол-акриловые и эпоксидные водные дисперсии. В дальнейшем планируется создать «умные» материалы, свойства которых будут зависеть от функциональных наполнителей.

The current state of development of the economy of the Russian Federation causes the appearance of a number of urgent problems related to improving production and increasing the level of environmentally safe products, in particular paints and varnishes combined with high performance properties of coatings based on them. In this regard, the advantages and disadvantages of aqueous dispersions based on polymers in the presence of various modifiers that are widely used in the paint and varnish industry were analyzed. This article discusses the problem of stability conditions for mixed materials of epoxy-acrylic type and the establishment of a relationship between the composition of the film-forming base and the performance properties of coatings. The purpose of this study is to create new water-dispersion paints and varnishes based on mixed epoxy-acrylic film-formers for coatings with increased hardness, wear resistance, elasticity and adhesion. The analysis of the main types of water-based film-forming agents is carried out. It is proposed to use mixed systems of film-formers based on epoxy-acrylic dispersions. It was established by standard methods that by combining dispersions of acrylic and epoxy types it is possible to achieve a significant increase in the wear resistance of the compositions (almost 2 times) in comparison with the wear resistance of materials based on acrylic. The adhesion of coatings to substrates of various nature (except for brick) increases with an increase in the content of the epoxy component. In terms of performance, acrylic epoxy can be more effective than acrylic and can be used in humid environments. An increase in the performance properties of these materials in comparison with acrylate systems has been confirmed. It should be noted that an additional task in the development of any building materials is affordability. It is known that not all dispersions are cheap, for example, in the presence of silicone polymers, dispersions are expensive, so they are used only when necessary. To improve operational properties and reduce the cost of protective coatings, we proposed using composite materials, which included styrene-acrylic and epoxy aqueous dispersions. In the future, it is planned to create “smart” materials whose properties will depend on functional fillers.

лакокрасочные материалыводные дисперсииэмульсияэпоксидная смолаакриловая дисперсияпленкообразующие основыпористостьвлагопоглощениелатексpaints and varnishesaqueous dispersionsemulsionepoxy resinacrylic dispersionfilm-forming basesporositymoisture absorptionlatexReferencesХалецкий В. Водно-дисперсионные лакокрасочные материалы на основе акриловых полимеров для минеральных поверхностей. 2014.Khaletskiy V. Water-dispersive paints and varnishes based on acrylic polymers for mineral surfaces. 2014. (in Russian).Хорохордин А. М., Хорохордина Е. А., Рудаков О. Б. Эпоксидные композиции в строительстве (обзор) // Научный Вестник ВГАСУ. 2017. №. 1. С. 14.Horokhordin A.M., Horokhordin E.A., Rudakov O.B. Epoxy compositions in construction (review). Scientific Bulletin of VGASU. 2017. no. 1. pp. 14. (in Russian).Яковлев А.Д. Химия и технология лакокрасочных покрытий. Химиздат, 2017. 446 с.Yakovlev A.D. Chemistry and technology of paint and varnish coatings. Khimizdat, 2017. 446 p. (in Russian).Jarray A., Gerbaud V., Hemati M. Polymer-plasticizer compatibility during coating formulation: A multi-scale investigation // Progress in Organic Coatings. 2016. V. 101. P. 195-206. doi: 10.1016/j.porgcoat.2016.08.008Jarray A., Gerbaud V., Hemati M. Polymer-plasticizer compatibility during coating formulation: A multi-scale investigation. Progress in Organic Coatings. 2016. vol. 101. pp. 195-206. doi: 10.1016/j.porgcoat.2016.08.008Домниченко Р.Г., Вострикова Г.Ю., Никулин С.С. Получение эпоксидно-акриловых водно-дисперсионных покрытий // Химия, физика и механика материалов. 2019. № 3 (22). С. 14–22.Domnichenko R.G., Vostrikova G.Yu., Nikulin S.S. Obtaining epoxy-acrylic water-dispersion coatings. Chemistry, physics and mechanics of materials. 2019. no. 3 (22). pp. 14-22. (in Russian).Ai D., Mo R., Wang H., Lai Y. et al. Preparation of waterborne epoxy dispersion and its application in 2K waterborne epoxy coatings // Progress in Organic Coatings. 2019. V. 136. P. 105258. doi: 10.1016/j.porgcoat.2019.105258Ai D., Mo R., Wang H., Lai Y. et al. Preparation of waterborne epoxy dispersion and its application in 2K waterborne epoxy coatings. Progress in Organic Coatings. 2019. vol. 136. pp. 105258. doi: 10.1016/j.porgcoat.2019.105258Xu S., Girouard N., Schueneman G., Shofner M.L. et al. Mechanical and thermal properties of waterborne epoxy composites containing cellulose nanocrystals // Polymer. 2013. V. 54. №. 24. P. 6589-6598. doi: 10.1016/j.polymer.2013.10.011Xu S., Girouard N., Schueneman G., Shofner M.L. et al. Mechanical and thermal properties of waterborne epoxy composites containing cellulose nanocrystals. Polymer. 2013. vol. 54. no. 24. pp. 6589-6598. doi: 10.1016/j.polymer.2013.10.011ГОСТ 15140–78. Материалы лакокрасочные. Методы определения адгезии (с Изменениями № 1, 2, 3).GOST 15140–78. Paints and varnishes. Methods for determining adhesion (with Amendments No. 1, 2, 3). (in Russian).ГОСТ 6806–73 (СТ СЭВ 2546–80). Материалы лакокрасочные. Метод определения эластичности пленки при изгибе (с Изменениями № 1, 2).GOST 6806-73 (ST SEV 2546-80). Paints and varnishes. Method for determining the elasticity of the film in bending (with Amendments No. 1, 2). (in Russian).ГОСТ 24621–2015 (ISO 868:2003). Пластмассы и эбонит. Определение твердости при вдавливании с помощью дюрометра (твердость по Шору).GOST 24621-2015 (ISO 868: 2003). Plastics and ebonite. Determination of indentation hardness with a durometer (Shore hardness). (in Russian).ГОСТ 20811–75. Материалы лакокрасочные. Методы испытаний покрытий на истирание (с Изменениями № 1, 2, 3).GOST 20811–75. Paints and varnishes. Abrasion test methods for coatings (with Amendments No. 1, 2, 3). (in Russian).ГОСТ 15088–2014. Пластмассы. Метод определения температуры размягчения термопластов по Вика.GOST 15088–2014. Plastics. Vicat method for determining the softening temperature of thermoplastics. (in Russian).Wang Z., Han E., Liu F., Qian Z. et al. Waterborne epoxy nanocoatings modified by nanoemulsions and nanoparticles // Journal of Materials Science & Technology. 2014. V. 30. №. 10. P. 1036-1042. doi: 10.1016/j.jmst.2014.01.004Wang Z., Han E., Liu F., Qian Z. et al. Waterborne epoxy nanocoatings modified by nanoemulsions and nanoparticles. Journal of Materials Science & Technology. 2014. vol. 30. no. 10. pp. 1036-1042. doi: 10.1016/j.jmst.2014.01.004Saldivar-Guerrera E. Handbook of Synthesis, Characterization and Processing of organic Composites. John Wiley and Sons, 2013. 644 p.Saldivar-Guerrera E. Handbook of Synthesis, Characterization and Processing of organic Composites. John Wiley and Sons, 2013. 644 p.Вострикова Г.Ю., Никулина Н.С., Дмитренков А.И., Филимонова О.Н. и др. Перспектива применения модифицированной нефтеполимерной смолы для повышения показателей древесных материалов // Промышленное производство и использование эластомеров. 2016. № 4. С. 34–38.Vostrikova G.Yu., Nikulina N.S., Dmitrenkov A.I., Filimonova O.N. et al. Prospects for the use of modified petroleum resin to improve the performance of wood materials. Industrial production and use of elastomers. 2016. no. 4. pp. 34–38. (in Russian).Соколов Л.И. Переработка и использование нефтесодержащих отходов. М.: Инфра-Инженерия. 2017. 128 с.Sokolov L.I. Processing and use of oily waste. Moscow, Infra-Engineering. 2017. 128 p. (in Russian).Булатов М.А. Комплексная переработка многокомпонентных жидких систем. М.: Мир. 2012. 304 с.Bulatov M.A. Complex processing of multicomponent liquid systems. Moscow, Mir. 2012. 304 p. (in Russian).Никулина Н.С., Вострикова Г.Ю., Дмитренков А.И., Никулин С.С. Модификация низкомолекулярного сополимера из побочных продуктов производства бутадиенового каучука // Известия высших учебных заведений. Серия: Химия и химическая технология. 2019. Т. 62. № 1. С. 114–119.Nikulina N.S., Vostrikova G.Yu., Dmitrenkov A.I., Nikulin S.S. Modification of a low molecular weight copolymer from by-products of butadiene rubber production. Izvestia of higher educational institutions. Series: Chemistry and Chemical Technology. 2019. vol. 62. no. 1. pp. 114–119. (in Russian).Girouard N., Schueneman G.T., Shofner M.L., Meredith J.C. Exploiting colloidal interfaces to increase dispersion, performance, and pot-life in cellulose nanocrystal/waterborne epoxy composites // Polymer. 2015. V. 68. P. 111-121. doi: 10.1016/j.polymer.2015.05.009Girouard N., Schueneman G.T., Shofner M.L., Meredith J.C. Exploiting colloidal interfaces to increase dispersion, performance, and pot-life in cellulose nanocrystal/waterborne epoxy composites. Polymer. 2015. vol. 68. pp. 111-121. doi: 10.1016/j.polymer.2015.05.009Никулина Н.С., Никулин С.С. Сополимеризация непредельных соединений, содержащихся в кубовом остатке очистки возвратного растворителя производства полибутадиена в присутствии хлорида алюминия // Промышленное производство и использование эластомеров. 2013. № 4. С. 41–43.Nikulina N.S., Nikulin S.S. Copolymerization of unsaturated compounds contained in the distillation residue of the purification of the return solvent of polybutadiene production in the presence of aluminum chloride. Industrial production and the use of elastomers. 2013. no. 4. pp. 41–43. (in Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.