Нанесение защитных покрытий на поверхности

В существующих технических решениях касающихся нанесения покрытий, композиции на основе QAS готовят путем осаждения, из двоичного (водный) или тройного (вода + QAS + органические соединения) раствора, на обработанную поверхность (металл, бетон, керамика, дерево) и последующей сушки, при температурах до 150ч200°C [74,75]. Однако, дальнейшая обработка свежих покрытия зависит от требуемых свойств [76].

ПОЖАРНАЯ ПРОФИЛАКТИКА. Композиции на основе QAS могут быть эффективно использованы для проведения противопожарных мероприятий, например, пропитки бумаги. Механические испытания пропитанной бумаги были выполнены методом растяжения и дали результат 0.023 кг/мм², а разрушение имело место по бумаге (тесты были выполнены в POLYMATE Ltd., Migdal Emek, Israel). Сдерживание огня при огневых испытаний, составило 5 мин.

В зависимости от режима пропитки, механические свойства пропитанной бумаги могут варьироваться в широком диапазоне.

Широко известно, что большинство органических покрытий, особенно покрытия на основе эпоксидной смолы, отличные и дешевые, но чрезвычайно огнеопасные. Использование композиций на основе QAS позволяет решать эту проблему.

Тесты выполнены в AMSIL Ltd. (Мигдаль Эмек, Израиль) показали, что сочетание органического клея (напр., эпоксидная смола) с QAS снижает горючесть, тогда как органический клей определяет адгезионные свойства смеси. Как результат, воспламеняемость клеевого состава нейтрализуется, без значительного изменения свойств клея.

В случае подготовки коррозионного / био / огнезащитного покрытия, исходную композицию, содержащая тройной раствор «вода — QAS — органическое соединение», после сушки нагревают с целью удаления остатков воды. Процесс удаления влаги сопровождается образованием очень узких пор (микропор). Полученные твердые микропористые структуры, характеризуются очень низкой водопроницаемостью. Такие покрытия могут противостоять окислению, и (из-за силикатной основы) УФ излучению. Со временем защитные свойства не пропали, но и серьезно улучшилась, из-за самостабилизации силикатной структуры. Этот фактор делает покрытия на основе QAS очень эффективными в защите зданий и историко-культурных объектов от сажи / серы / оксидов азота, влажности, УФ-лучей и других разрушающих факторов из окружающей среды.

ПРОМЫШЛЕННЫЕ ЗАЩИТНЫЕ ПОКРЫТИЯ. Покрытия на основе QAS имеют очень хорошую адгезию к гидрофильным и особенно к гидрофобным поверхностям, что обусловлено поверхностно-активными свойствами QAS. Для тестирования предлагаемого клеевого состава, были подготовлены склеенные образцы алюминий-алюминий, железо-железо, бетон-бетон и дерево-дерево. Адгезионные свойства были испытаны на разрывное усилие на разрывной машине. Свойства воспламенения и самозатухания, изучены при непосредственном контакте покрытых образцовы с огнем горелки, в одинаковых условиях воспаления.

Как следует из полученных данных, оптимальное сочетание огнестойкости и стабильности механических свойств, достигается при n=7ч10.

В свете опасности бактериологического терроризма, покрытия на их основе QAS подготовленные при низких или умеренных температурах (до 200°C), получают дополнительное преимущество как биологические защитные покрытия.

Весьма перспективной областью использования покрытий на основе QAS является защита исторических и культурных памятников старины и зданий от вредных компонентов воздуха и дождя — SO₂, NO₂, CO₂.

Эксперименты, реализованные в AMSIL Ltd. показали, что покрытия основе QAS предотвращают кислотную коррозию материала на основе кальция / магния («Иерусалимский камень»), из которого построены наиболее известные памятники.

Образцы «Иерусалимского камня» были покрыты AMSIL и подвергнуты действию различных кислотных растворов в течение 24 ч, результаты были сравнены с контрольным (без покрытия) образцом.

ЭЛЕКТРОПРОВОДНОЕ ПОКРЫТИЕ. Иная ситуация наблюдается в случае, проводящих покрытий на основе QAS, подготовленных путем осаждения на керамические или металлические поверхности из водной суспензии, содержащей QAS и проводящие компоненты (желательно порошки амфотерных металлов), сушатся при температуре до 200 °C для удаления воды и летучих органических компонентов и затем нагреваются до высоких температур (650−700°с), для стимулирование реакции между свежим силикатом, остаточными щелочными группами и проводящим компонентом, что приводит к образованию очень компактного покрытия. В зависимости от условий приготовления, покрытие может быть стабильным при высоких температурах (1100°C в течение 40 мин.), в то время как его проводимость может быть высокой (сравнимой с металлами), средней или очень низкой.

Модификация с малой проводимостью является огне- / термостойкой. Оно также устойчиво к действию воды (чистой и соленой), окислению, УФ и может быть использовано в качестве защитного покрытия, применяемого при высокой температуре. Покрытия на основе QAS, содержащие Al-порошок, и обработанные при 400 °C, и подвергались выдержке (в два раза) в воде в течение 24 ч с последующей сушкой, потеря веса была меньше 1%. При выдержке в соленой воде (NaCl до 300 г/л) в течение 3-х месяцев, не было обнаружено никаких изменения в адгезионных характеристиках, ни изменений цвета, ни других видимых изменений покрытия. Токопроводящие модификации также имеют очень большое сопротивление и могут быть использованы в нагревательных элементах. Такие нагревательные элементы не чувствительны к возможному попаданию капель, что делает их эффективными для нужд внутреннего использования, хороши для устройств сушки в текстильной промышленности, различных печей и др.

Несколько циклов нагрева / охлаждения существенно не изменяют электрические характеристики этого вида покрытий (температурный гистерезис незначителен), что позволяет сделать вывод о их высокой стойкости к окислению при высоких температурах.

Токопроводящие термостойкие покрытия могут получить различные применения, в том числе военной техники, радиоэлектронной промышленности, в космонавтике, в измерительном оборудовании, работающем при высоких температурах, например. датчики измерения в вулканической лаве, в отопительном оборудовании, как источники огня, и т. д. Токопроводящие составы широко применяются для покрытия самых разнообразных плоских и криволинейных подложек, например, нагревательных элементов, печатных плат, используемых для электронных компонентов и т. п.

В качестве проводящих компонентов в проводящих покрытиях, можно использовать известные, коммерчески доступные, неорганические металлические и неметаллические наполнители, например, никель, кобальт, железо, графит и др. Вязкость, измеренная вискозиметром Ford Cup: 40ч92 с. (зависит от содержания наполнителя). Исследование адгезии с помощью методом решетчатого надреза: сталь — хорошо, алюминий, керамика — удовлетворительное.

Толщина слоя до 1,5 мм; покрытие наносится на поверхность кистью, распылением или аналогичной техникой. Состав на автомобиле будет сохраняться без изменений в течение 3 лет и более, как в закрытой двойной системе (жидкость + твердое) Дополнительно была разработана композиция огнезащитного покрытия на водной основе, экологически чистая и устойчивый к погодным условиям. Композиция состоит из сочетания вспучивающихся органических и неорганических частиц, неорганического водорастворимого стекла, водной дисперсии хлор-сульфированного полиэтилена и пигментов и/или диоксид кремния.

Эти огнезащитные покрытия предназначены для внутреннего и наружного применения на легковоспламеняющихся субстратах, как дерево, пластик и т. д. Стандартные лабораторные испытания данного состава покрытия подтвердили свои отличные противопожарных и защитные свойства, соответствующие классу, А огнезащиты. Разработанная серии покрытий для огнеи ударозащиты может найти применение при защите деревянных изделий и конструкций, пластиковые трубы, облицовки и др. [77,78].