The influence of surface physicochemistry of solid fillers on dispersion in polyurea systems

• Autorzy: Dobrosielska Marta , Pakuła Daria , Sztorch Bogna , Popiół Maciej , Klonowski Bartosz , Brząkalski Dariusz , Marciniec Bogdan , Przekop Robert E.

Warianty tytułu

PL

Wpływ fizykochemii powierzchni napełniaczy stałych na dyspersję w systemie polimocznikowym

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Polyurea coatings are obtained by hydrodynamic spraying by means of high-pressure, spray-coatingequipment. A chemical reaction between the isocyanate and amine components occurs in the time of approximately 6 seconds, which enables use of the coated object almost immediately after coating application. Polyurea coating modification results in changes in their properties and a cost reduction. In this work modifiers such as expanded graphite, talc and chalk, which are inexpensive, easily commercially obtainable fillers were employed. The curing degree was measured by FT-IR spectroscopy, thermal stability by thermogravimetric analysis (TG) and phase transition temperatures by differential scanning calorimetry (DSC). For the systems stored under different conditions, the tensile strength and Shore hardness in the D scale were also measured. SEM/EDS analysis was performed to assess the dispersion of the modifiers in the polyurea coatings. To determine the hydrophobic-hydrophilic character, contact angle analyses were performed. The addition of the fillers improves some of the parameters, e.g. the thermal stability and mechanical properties.

PL

Powłoki polimocznikowe otrzymywane są na drodze natrysku hydrodynamicznego za pomocą wysokociśnieniowych aparatów do powlekania natryskowego. Reakcja chemiczna pomiędzy składnikiem izocyjanianowym a aminowym następuje w czasie około 6 sekund, dzięki czemu możliwe jest użytkowanie powleczonego elementu niemal natychmiast po aplikacji. Modyfikacja powłok polimocznikowych powoduje zmianę ich właściwości oraz obniżenie kosztów produkcji. W pracy wykorzystano takie modyfikatory, jak grafit ekspandowany, talk oraz kredę, które są tanimi, łatwo dostępnymi komercyjnie napełniaczami. Stopień dosieciowania powłok badano za pomocą analizy spektroskopowej FT-IR, stabilność termiczną określono przy użyciu analizy termograwimetrycznej (TG), a temperatury przejść fazowych za pomocą skaningowej kalorymetrii różnicowej (DSC). Dla układów przechowywanych w różnych warunkach wykonano również badania odporności powłok na rozciąganie oraz zbadano twardość w skali Shore’a D. W celu określenia charakteru hydrofobowo-hydrofilowego przeprowadzono badania kąta zwilżania. Zbadano również dyspersję napełniaczy stałych w polimerze za pomocą skaningowej mikroskopii elektronowej (SEM) oraz określono skład chemiczny układów techniką EDS. Dodatek napełniaczy powoduje polepszenie niektórych parametrów, m.in. stabilności termicznej czy właściwości mechanicznych.

Słowa kluczowe

EN

polyurea; coating; filler; modification; dispersion

PL

polimocznik; powłoka; napełniacz; modyfikacja; dyspersja

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Materiałów Kompozytowych
• Czasopismo: Composites Theory and Practice
• Rocznik: 2019
• Tom: R. 19, nr 2
• Strony: 83--90
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Dobrosielska Marta

• Teklon Sp. z o.o., ul. Świętego Marcina 29/8, 61-806 Poznań, Poland

autor

Pakuła Daria

• Adam Mickiewicz University in Poznań, Centre for Advanced Technologies, ul. Uniwersytetu Poznańskiego 10, 61-614 Poznań, Poland

autor

Sztorch Bogna

• Adam Mickiewicz University in Poznań, Centre for Advanced Technologies, ul. Uniwersytetu Poznańskiego 10, 61-614 Poznań, Poland

autor

Popiół Maciej

• Teklon Sp. z o.o., ul. Świętego Marcina 29/8, 61-806 Poznań, Poland

autor

Klonowski Bartosz

• Teklon Sp. z o.o., ul. Świętego Marcina 29/8, 61-806 Poznań, Poland

autor

Brząkalski Dariusz

• Adam Mickiewicz University in Poznań, Faculty of Chemistry, ul. Uniwersytetu Poznańskiego 8, 61-614 Poznań, Poland

autor

Marciniec Bogdan

• Adam Mickiewicz University in Poznań, Centre for Advanced Technologies, ul. Uniwersytetu Poznańskiego 10, 61-614 Poznań, Poland

autor

Przekop Robert E.

• Adam Mickiewicz University in Poznań, Centre for Advanced Technologies, ul. Uniwersytetu Poznańskiego 10, 61-614 Poznań, Poland

Bibliografia

• [1] Mariappan T., Wilkie C.A., Thermal and fire retardant properties of polyurea, Polymer 2013, 58, 371-384.
• [2] Choi T., Fragiadakis D., Roland C.M., Runt J., Microstructure and segmental dynamics of polyurea under uniaxial deformation, Macromolecules 2012, 45, 3581-3589.
• [3] Dudley J., Primeaux II D.J., Fast-curing polyurea spray elastomers rapidly spreading in commercial use, Urethane Technology 2000, 17, 5, 37-40.
• [4] Knop K., Nowoczesne powłoki polimocznikowe do ochrony konstrukcji żelbetonowych, Izolacje 2017, 9.
• [5] Roland C.M., Twigg J. N., Vu Y., Mott P.H., High strain rate mechanical behavior of polyurea, Polymer 2007, 48, 574-578.
• [6] He Y., Xie D., Zhang X., The structure, microphaseseparated morphology, and property of polyurethanes and polyureas, J. Mater. Sci. 2014.
• [7] Banera J., Maj M., Ubysz A., Powłoki polimocznikowe w budownictwie, Poznań 2017.
• [8] Kernizan C., Lornimor J.J., Polyurea greases application case studies, White Paper, Lubrisense 2013, 14, 1-11.
• [9] Tekalur, S.A., Shukla, A., Shivakumar, K., Blast resistance of polyurea based layered composite materials, Compos. Struct. 2008, 84, 271-281.
• [10] Roland C.M., Twigg J.N., Vu Y., Mott P.H., High strain rate mechanical behavior of polyurea, Polymer 2007, 48, 574-578.
• [11] Qiao J., Amirkhizi A.V., Schaaf K., Nemat-Nasser S., Wu G., Dynamic mechanical and ultrasonic properties of polyurea, Mechanics of Materials 2011, 43, 598-607.
• [12] Grujicic M., Pandurangan B., King A.E., Runt J., Tarter J., Dillon G., Multi-length scale modeling and analysis of microstructure evolution and mechanical properties in polyurea, J. Mater. Sci. 2011, 46, 1767-1779.
• [13] Toutanji H.A., Choi H., Wonga D., Gilbert J.A., Alldredge D.J., Applying a polyurea coating to high-performance organic cementitious materials, Construction and Building Materials 2013, 38, 1170-1179.
• [14] Holzworth K., Jia Z., Amirkhizi A.V., Qiao J., Nemat-Nasser S., Effect of isocyanate content on thermal and mechanical properties of polyurea, Polymer 2013, 54, 3079-3085.
• [15] Guan S.W., 100% solids polyurethane and polyurea coatings technology, Coatings World 2013, 49-58.
• [16] Patent No.: US 7,001,948 B2.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).