Оптично-прозоре полімерне покриття та спосіб його одержання

1. Оптично-прозоре полімерне покриття, що містить продукт взаємодії поліетиленглікольадипінату з гексаметилендіізоціанатом при їх співвідношенні як 1:(1,8-2,2), відповідно, та отверджувач, яке відрізняється тим, що як отверджувач містить триметилолпропан і додатково містить етилацетат, при наступному співвідношенні компонентів, мас. ч.: продукт взаємодії поліетиленглікольадипінату з гексаметилендіізоціанатом при їх співвідношенні 1:(1,8-2,2) 100 триметилолпропан 816 3 тя на основі низькомолекулярних диметилсилоксанових каучуків з молекулярними масами 30000 і 100000, отримане шляхом змішування олігомерів і цільових добавок, зокрема наповнювачів і вулканізаторів (Северный В.В., Минскер Е.И., Квасновская Н.В. Приборы и техника эксперимента. - 1972, № 3, С. 176-179 [4]).Суттєвим недоліком відомих оптично-прозорих полімерних покриттів є їх невисокі фізико-механічні властивості.Найбільш близьким є оптично-прозоре полімерне покриття, що включає продукт взаємодії поліетиленглікольадипінату з гексаметилендіізоціанатом при їх співвідношенні як 1:(1,8 ... 2,2) відповідно та отверджувач (UA, патент № 77337, опубл. 15.11.2006 [5]). Як отверджувач відоме покриття містить суміш триметилолпропану і гліцерину у співвідношенні 9:1, відповідно. При цьому на 100 масових частин зазначеного продукту взаємодії поліетиленглікольадипінату з гексаметилендіізоціанатом використовують 7 ... 9 масових частин зазначеного отверджувача.Відоме оптично-прозоре покриття характеризується достатньо високими основними фізико-механічними властивостями, проте має недостатні деформаційні характеристики, зокрема міцність при роботі у зсувному полі, що важливо для покриття поверхонь сонячних батарей. Так, показник міцності на розрив при розтягуванні вільної плівки (ар) відомого покриття становить 1,3 ... 1,9 МПа.Найбільш близьким також є спосіб одержання оптично-прозорого покриття, що включає змішування продукту взаємодії поліетиленглікольадипінату з гексаметилендіізоціанатом, взятих при їх співвідношенні як 1:(1,8 ... 2,2) відповідно, з отверджувачем, добавленим у розігрітий зазначений продукт, перемішування суміші при підтриманні підвищеної температури, вакуумування суміші, нанесення її на поверхню, що покривають, і витримування до повного ствердження [5]. Як отверджувач у відомому способі використовують суміш триметилолпропану і гліцерину у співвідношенні 9:1, відповідно.Недоліком відомого способу є одержання покриття з недостатніми деформаційними характеристиками, зокрема міцністю при роботі у зсувному полі та недостатня технологічність одержання покриття, що призводить до більш енергетично затратного процесу.Задачею винаходу є удосконалення оптично-прозорого покриття, в якому за рахунок запропонованого складу забезпечується підвищення міцності на розрив, що важливо при роботі у зсувному полі, при високих фізико-механічних властивостях.Задачею винаходу є також удосконалення способу одержання оптично-прозорого покриття, в якому за рахунок запропонованих дій та умов їх проведення забезпечується отримання покриття з високою міцністю на розрив, а також знижуються енергетичні затрати на його одержання завдяки більш високій технологічності.Поставлена задача забезпечується запропонованим оптично-прозорим полімерним покриттям, що включає продукт взаємодії поліетиленглікольадипінату з гексаметилендіізоціанатом при їх співвідношенні як 1:(1,8 ... 2,2) відповідно та отверджувач, яке як отверджувач містить триметилолпропан і додатково містить 96723 4 етилацетат, при наступному співвідношенні компонентів, мас. ч.: продукт взаємодії поліетиленглікольадипінату з гексаметилендіізоціанатом 100 триметилолпропан 8...16 етилацетат 18...22. Поставлена задача вирішується також запропонованим способом одержання оптичнопрозорого покриття, що включає змішування продукту взаємодії поліетиленглікольадипінату з гексаметилендіізоціанатом, взятих при їх співвідношенні як 1:(1,8 ... 2,2) відповідно, з отверджувачем, добавленим у розігрітий зазначений продукт, перемішування суміші при підтриманні підвищеної температури, вакуумування суміші, нанесення її на поверхню, що покривають, і витримування до повного отвердження, в якому як отверджувач використовують триметилолпропан і перемішують до отримання однорідної маси, і додатково до одержаної суміші додають етилацетат, при наступному співвідношенні компонентів, мас. ч.: продукт взаємодії поліетиленглікольадипінату з гексаметилендіізоціанатом 100 триметилолпропан 8...16 етилацетат 18...22, а витримування до повного отвердження проводять при температурі 60 ... 80 °С.Краще, перемішування суміші продукту взаємодії поліетиленглікольадипінату з гексаметилендіізоціанатом і триметилолпропану та етилацетату проводити при температурі 55...70 °С.Експериментально і несподівано нами було встановлено, що введення до продукту взаємодії поліетиленглікольадипінату з гексаметилендіізоціанатом як отверджувача триметилолпропану і додавання етилацетату дозволило знизити вихідну в'язкість неотвердненої композиції і при витримуванні нанесеного покриття при температурі 60 ... 80 °С до повного отвердження дозволило підвищити міцність на розрив оптично-прозорого покриття.Запропоноване оптично-прозоре покриття отримують наступним чином.Використовують готовий продукт взаємодії поліетиленглікольадипінату з гексаметилендіізоціанатом або проводять синтез, як описано у UA, патент № 77337, [5]: змішують поліетиленглікольадипінат (MM 800) та гексаметилендіізоціанату при їх співвідношенні як 1:(1,8 ... 2,2). Перемішування суміші здійснюють при температурі 65 ... 75 °С протягом 40 ... 50 хвилин до теоретично визначеного значення NCO-груп.До продукту взаємодії поліетиленглікольадипінату з гексаметилендіізоціанатом при їх співвідношенні як 1:(1,8 ... 2,2), взятого при підвищеній температурі або розігрітого до підвищеної температури, краще при температурі 55 ... 70 °С, додають отверджувач триметилолпропан, перемішують до отримання однорідної маси, додають розчинник етилацетат і перемішують до отримання однорідної маси. Компоненти беруть при наступному їх співвідношенні: 100 мас. ч. продукту взаємодії поліетиленглікольадипінату з гексаметилендіізоціанатом, 8 ... 16 мас. ч. триметилолпропану та 18 ... 22 мас. ч. етилацетату. Суміш перемішують при підтриманні підвищеної темпе 5 96723 ратури, вакуумують для видалення пухирців повітря, наносять її на поверхню, що покривають, і витримують до повного ствердження при температурі 60 ... 85 °С.Нижче наведені приклади, які ілюструють, але не обмежують заявлений винахід.Приклад.Змішують поліетиленглікольадипінат MM 800 (ПДА-ММ 800) і гексаметилендіізоціанат (ГМДІ) у співвідношенні як 1:2,2 при температурі 65 °С до постійного значення NCO-груп (44 хвилини). До отриманого продукту взаємодії поліетиленглікольадипінату з гексаметилендіізоціанатом при температурі 65 °С додають триметилолпропан, перемішують до отримання однорідної маси, потім додають етилацетат і знову перемішують до отримання однорідної маси. При цьому компоненти взяті у співвідношенні: на 100 мас. ч. продукту вза 6 ємодії поліетиленглікольадипінату з гексаметилендіізоціанатом, 10 мас. ч. триметилолпропану та 20 мас. ч. етилацетату. Суміш перемішують при підтриманні температури 65 °С. Далі отриману суміш вакуумують для видалення пухирців повітря, наносять її поливом на поверхню, що покривають, і витримують до повного ствердження при температурі 70 °С.Аналогічно були одержані інші запропоновані згідно з винаходом оптично-прозорі покриття. При цьому:в Таблиці 1 наведений склад та умови одержання оптично-прозорого покриття;в Таблиці 2 - властивості одержаного оптичнопрозорого покриття;в Таблиці 3 - характеристики сонячних батарей з використанням одержаного оптично-прозорого покриття. Таблиця 1 Одержання і склад оптично-прозорого покриття Етапи реалізації способу одержання Приклади оптично-прозорого покриття Склад 1 Склад 2 Склад 3 Синтез продукту взаємодії ПДА-ММ 800 і ГМДІ співвідношення ПДА-ММ 800 і ГМДІ 1 : 2,2 1 :2 1 : 1,8 t синтезу, °С 65 55 70 час синтезу до постійного значення кількості NCO-груп кількість, мас. ч. 100 100 100 Додавання до продукту взаємодії ПДА-ММ 800 і ГМДІ отверджувач триметилолпропан триметилолпропан триметилолпропан t перемішування, °С 65 60 70 час перемішування до отримання однорідної маси кількість, мас. ч. 10 16 8 Додавання до суміші продукту взаємодії ПДА-ММ 800 і ГМДІ і отверджувача розчинник етилацетат етилацетат етилацетат t перемішування, °С 65 55 70 час перемішування до отримання однорідної маси кількість, мас. ч. 20 22 18 Вакуумування до видалення бульбашок повітря Нанесення на поверхню, що захищають поливом Витримування t витримування,°С 70 60 80 час витримування до повного отверднення Таблиця 2 Властивості оптично-прозорого покриття Параметри Міцність на розрив при розтягуванні вільної плівки, р, МПа Відносне подовження, р, % . Вихідна в'язкість оптично-прозорого покриття, Па с Показник заломлення Оптичне пропускання ультрафіолетова частина (350 нм) видима частина Результати випробувань Відомий За винаходом UA, 77337 Склад 1 Склад 2 Склад 3 1,5 3,5 3,8 3,65 100 100 92 85 0,60 0,48 0,44 0,46 1,48 1,50 1,49 1,52 93 96 95 97 94 97 93 95 Як видно із Таблиці 2, запропоноване оптичне покриття має кращий показник міцності на розрив, що важливо при роботі у зсувному полі, а саме міцність. Крім того, зниження вихідної в'язкості оптично-прозорого покриття забезпечує кращу технологічність, що сприяє більш рівномірному і менш енергетично затратному процесу нанесення його на елементи, що захищають.Використання запропонованого покриття для захисту оптичних елементів сонячних батарей та подальші випробування показали високу стійкість покриття при термоциклюванні в умовах роботи у зсувному полі та стійкість до ультрафіолетового випромінювання. Термоциклювання проводилося в діапазоні температур від мінус 100 до плюс 80 °С з тривалістю циклу 3 години, кількість циклів 100.Після проведення випробувань усі параметри сонячних батарей не змінилися, оптичне покриття не мало механічних пошкоджень.Дія випромінювання є основною причиною деградації поверхні сонячних батарей внаслідок початку деструкції покриття, в тому числі за рахунок навантаження в умовах роботи у зсувному полі. Таблиця 3 Характеристики сонячних батарей, випробуваних з використанням оптично-прозорого покриття до та після УФ-опромінення Покриття За UA, патент № 77337 Заявлене Параметри сонячних батарей Струм короткого замикання, А Напруга холостого ходу, V ККД, % до після до після до після 1,10 1,09 12,0 12,0 16,40 16,39 1,10 1,10 12,0 12,0 16,40 16,40 При ультрафіолетовому опромінюванні сонячних батарей з запропонованим захисним покриттям протягом 100 годин не виявлено погіршення їх характеристик, як видно з табл. 3.Таким чином, запропоноване оптично-прозоре полімерне пок Комп’ютерна верстка Д. Шеверун риття має високі фізико-механічні властивості, в тому числі підвищену міцність на розрив, що важливо при роботі у зсувному полі.Крім того, завдяки зниженій вихідній в'язкості, запропоноване оптично-прозоре покриття є більш технологічним. Підписне Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601