Чуппина С. В., Жабрев В. А.

Институт химии силикатов им. И. В. Гребенщикова РАН, Санкт-Петербург, Россия

Problems of functional coverings creation with special properties are discussed. 

Принципиальным решением вопроса при разработке новых материалов с необходимыми свойствами является создание функциональных покрытий (Пк). Пк представляет собой слой или пленку материала, отличного по химическому составу и строению от основы (подложки) и несущего на себе функцию, не характерную для материала основы.

Пк, с одной стороны, может играть роль барьерного слоя, который ограничивает химические процессы окисления и коррозии или замедляет диффузионные процессы (антикоррозионные Пк); или изменять механические свойства подложки, повышая ее стойкость к эрозии и истиранию (эрозионностойкие, кавитационностойкие, фрикционные и антифрикционные); придавать подложке новые электрические и магнитные свойства при создании электропроводящих, электроизолирующих, магнитных или антимагнитных слоев (электроизоляционные и электропроводящие); управлять процессом переноса тепла за счет увеличения или уменьшения теплопроводности и за счет способности рассеивать или поглощать излучение (абляционные и радиационностойкие Пк) и т. д.

С другой стороны, Пк может придавать новые свойства подложке за счет особых свойств своей поверхности. Большую роль в этом могут играть градиентные Пк.

В технологии градиентных ОСПк используются органосиликатные композиции (ОСК), представляющие собой суспензии тонкодисперсных слоистых силикатов, неорганических пигментов в растворах кремнийорганических олигомеров, содержащих различные целевые модификаторы.

Органосиликатные (ОС) Пк являются носителями самых разнообразных свойств: декоративных, физико-механических, защитных, большинство из которых является проявлением характеристик материала в объемной фазе. Например, антикоррозионные свойства можно рассматривать как функцию адгезионно-когезионных взаимодействий, проницаемости Пк по отношению к различным реагентам, температуры стеклования Пк (T_g); теплостойкость - как зависимость от энергии связей компонентов, регулярности строения, молекулярной подвижности и межмолекулярного взаимодействия в объеме материала. Однако существует целый ряд свойств, обусловленных главным образом низкоэнергетическим характером поверхности ОСПк, например, гидрофобность, криофобность, способность к дезактивации, а толща Пк несет другие функции.

Например, антиобледенительные ОСПк должны сочетать в себе, казалось бы, несочетаемое: достаточную адгезию к защищаемой поверхности, твердость, высокие противокоррозионные свойства и минимальную адгезию ко льду. Основная задача при разработке подобных составов может заключаться в закреплении в поверхностных слоях Пк носителей углеводородных или перфторированных радикалов, придающих антиобледенительные свойства, а в нижних слоях - полярных группировок, обеспечивающих адгезию к подложке.

Разработка дезактивируемых радиационностойких теплостойких ОСПк, проявляющих высокий уровень физико-механических и антикоррозионных свойств, тоже представляет собой достаточно сложную многоплановую задачу: обеспечить способность Пк к дезактивации и тепло- и радиационную стойкость; низкие значения поверхностной энергии Пк и высокие содержание гель-фракции в Пк, адгезию к подложке, T_g.

В настоящее время существуют специальные ОСПк достаточно широкой цветовой гаммы. Серьезная физико-химическая проблема - разработка антиобледенительных антикоррозионных и радиационностойких дезактивируемых ОСПк светлых оттенков была достаточно успешно решена при использовании градиента состава, структуры и свойств.

Научные основы химии и технологии переработки комплексного сырья том 2