О проницаемости полимерных композиций на основе мономера ФА
Катализаторами отверждения к мастиках, растворах, бетонах на основе мономера ФА являются серная кислота или бензолсульфокислота. Так как отверждение происходит при нормальной температуре (20°С), расход катализатора велик н составляет 20—30% массы связующего.
Катализатор в полимерных композициях находится в несвязанном состоянии и легко вымывается при контактировании с водой и водными растворами. При двустороннем воздействии воды, например, на образцы-диски полимерраствора на основе мономера ФА процесс вымывания заканчивается к двум месяцам выдержки образцов; кислота при этом вымывается полностью.
Кинетика (водопоглощения и вымывания катализатора отверждения — бензолсульфокислоты в полимеррастворе на основе мономера ФА
Совершенно естественно, что при одностороннем воздействии в производственных условиях (например, при воздействии агрессивных растворов на покрытие пола) этот процесс протекает медленнее, но результатом его также является полное вымывание из полимерраствора кислоты, причем она либо проникает к подстилающему слою, либо с внешних слоев покрытия уносится смывными водами. Так как в растворах и мастиках содержится от 4 до 9% катализатора, возникало опасение, что после его вымывания проницаемость полимерных ком позиций резко повысится. Поэтому были проведены исследования с целью определить проницаемость полимеррастворов после полного вымывания из них бензолсульфокислоты.
Эксперимент проводили в несколько циклов. Вначале определяли проницаемость воды в полимерраствор сорбционным методом с учетом вымывания бензолсульфокислоты. Количество поглощенной воды и вымытого катализатора определяли по формулам:
Кинетика водопоглощения я вымывания катализатора представлена иа рисунке (кривые I и 2).
Коэффициент диффузии воды в полимерраствор рассчитывали по нарастанию массы за время Tj и ее максимальному значению. Максимальное значение привеса, характеризующее равновесное состояние, равно 6,7% и достигалось через 2 мес. выдерживания образцов полимерраствора в воде. Коэффициент диффузия воды полимерраствор D = 0,5-10-6 см2/сбк.
Для каждого цикла предварительно изготавливали по три образца-близнецз на каждый срок испытаний. Например, для II цикла мы имели партию образцов, из которых при выдержке более 2 мес. в воде полностью была извлечена бензолсульфокислота, а также образцы, из которых было вымыто, например, 1; 3,4; 4,8; 5,4% бензолсульфокислоты соответственно через 1, 10, 20, 30 сут. выдерживания в воде.
Другая партия образцов исследовалась следующим образом. Образцы, выдержанные в I цикле, например, 10 сут., погружались -в воду на 50 сут.; выдержанные 20 сут. — на 40; 40 суток — на 20, т. е. общин срок выдерживания в двух циклах составлял 60 сут., за это время в первом цикле произошло полное вымывание бензолсульфокислоты II максимальное водонасыщение.
Исследование подтвердило, что процесс вымывания продолжается только 2 мес. Оставшаяся в образцах полимер- раствора бензолсульфокислота вымывалась в течение 60 сут. (за I и II циклы вместе; кривые 4 и 5). Характер водопоглощения образцов был такой, как у образцов, свободных от бензолсульфокислоты.
Предстояло выяснить причину уплотнения полимерраствора после вымывания из него катализатора. Возможно было влияние термообработки образцов во время сушки (5 сут. при температуре 50—55С). Для того, чтобы исключить это влияние, во II цикле испытывались образцы, предварительно выдержанные в воде в течение года, а затем высушенные до постоянной массы на воздухе (см. рисунок, кривая 6).
Из рисунка следует, что термообработка не оказывает влияния на проницаемость полимерраствора (кривые 3 и 6 совпадают).
Проницаемость полимерраствора после II цикла испытаний практически не меняется. Образцы после выдержки в воде в течение 7 мес. были высушены на воздухе до постоянной массы и вновь погружены в воду (III цикл испытаний). Вымывание ингредиентов полимерраствора не происходит, водопоглощение характеризуется темп же величинами в соответствующие сроки испытания, что и во II цикле (см. рисунок, кривая 7).
Коэффициент диффузии воды, рассчитанный по [1], составил 6.15-10-8 см2/ /сек.
Причина такого явления, по-видимому, заключается в следующем. В цикле испытаний вода проникает к бензолсульфокислоте, через которую, осуществляется адгезионная связь между зернами наполнителя и пленкой связующего, растворяет ее и выносит.
Выводы
Изучена проницаемость воды в полимеррастворы на основе мономера ФА в условиях, соответствующих эксплуатационным.
Показано уменьшение проницаемости полимеррастворов в процессе эксплуатации, что позволяет прогнозировать срок службы защитных покрытий из исследованных материалов.