Об'єктом дослідження даної роботи є склад, структура та бар'єрні властивості захисних тонкошарових полімерних композицій. Метою роботи є розробка фізико-хімічних засад формування регульованої щільної структури покриттів бар'єрного типу за рахунок реалізації потенціальних можливостей вітчизняних фракціонованих шаруватих алюмосилікатів і карбонатів. Методи дослідження та апаратура: іч-спектроскопія (Specord - 75), скануюча електронна мікроскопія (мікроскоп Selmi 106), рентгеноструктурний аналіз (дифрактометр ДРОН-3), віскозіметрія (ротаційний віскозіметр Rheotest-2 та капілярний ВПЖ-3), електрохімічні дослідження (міст змінного струму Р3505). Теоретичні і практичні результати: Встановлено, що одержання суттєво ущільнених систем наповнювачів може бути здійснене шляхом реалізації принципу перервного гранулометричного розподілу в змішаних алюмосилікат-карбонатних двох- та трьохкомпонентних системах. Показано, що для трьохкомпонентної системи наповнювачів на основі фракціонованої крейди (d50% = 25 мкм), крейди МТД-20 (d50% = 2,78 мкм) та каоліну просянського (d50% = 1,20 мкм) досягається значення пористості на рівні 18 об. %. При цьому, одержання ущільненої структури досягається шляхом механічного змішування, без необхідності додаткового помелу. 2. Встановлено, що хімічний склад поверхні карбонатних матеріалів визначається вмістом ряду хімічних груп з підвищеною реакційною здатністю (-С=О, Са-ОН, Мg-OH), в той же час алюмосилікати характеризуються наявністю менш реакційноздатних груп. Це визначає зміну енергетичного стану в ряді крейда - дроблений мармур - доломіт - воластоніт - каолін просянський - каолін глуховецький - тальк, що виражається у відповідному зменшенні коефіцієнту гідрофільності поверхонь наповнювачів з 0,90 до 0,23. Окрім того, в ряді спостерігається суттєве збільшення значень питомої поверхні: від 1,4 м2/г у Normcal 20 до 12,0 м2/г у просянського каоліну. 3. На прикладі плівкоутворювачів різної реакційної здатності показано що їх взаємодія з поверхнею наповнювачів є специфічною, наприклад карбонати утворюють більш сильний зв'язок з карбоксильною групою в складі стиролбутилметакрилатного полімеру, ніж силікати; силікати - більш сильний з фенільною в складі обох полімерів у порівнянні з карбонатними. При цьому, адсорбційна здатність наповнювачів по відношенню до полімерів з розчинів головним чином визначається фактором розвиненості поверхні і відповідно збільшується при переході від Normcal 20 (А= 94 мг/г); до каоліну просянського (А= 201 мг/г). 4. Показано, що зниження кількості адсорбованого на поверхні наповнювача полімеру на 30 - 40 %. може бути здійснена шляхом ліофілізації її кремнійорганічними сполуками. Більш суттєве зниженя адсорбційної здатності поверхні (до 2,5-3 разів) при цьому досягається при підвищенні термодинамічної сумісності розчинника з полімером. 5. Встановлено, що ефективне підвищення бар'єрної здатності тонкошарових покриттів досягається при збільшенні значень критичної об'ємної концентрації за рахунок зменшення питомого вільного об'єму системи наповнювачів та кількості полімеру в міжфазному шарі. Використання двохкомпонентних систем наповнювачів дозволяє зменшити паропроникність покриттів в 2,1 рази в порівнянні з однокомпонентними, трьохкомпонентних - до 5,1 разів. Одержано відповідну аналітичну залежність, яка дозволяє оцінити значення критичної концентрації наповнювача в покритті з точністю до ± 3 об. % та, відповідно мінімальне можливе значення проникності тонкошарової композиції. 6. Показано, що додаткове введення до складу системи ексфолійованого монтмориллоніту дозволяє збільшити щільність структури захисної плівки та, відповідно, підвищіти її бар'єрну здатність до 7,4 разів у порівнянні з існуючими системами на основі тальку. Наукова новизна: 1. Вперше сформульовано умови одержання щільних структур тонкошарових композицій на основі вітчизняних алюмосилікатних та карбонатних наповнювачів з урахуванням геометричної конфігурації частинок та їх гранулометричного розподілу. 2. Експериментально доведено, що суттєве підвищення щільності, бар'єрних та механічних властивостей покриттів системи полімер-алюмосилікат-карбонат досягається за рахунок введення до їх складу ексфолійованого монтмориллоніту. 3. На прикладі полімерів різної хімічної активності: стиролбутилметакрилатного та поліметилфенілсилоксанового досліджено закономірності процесу формування структури міжфазного шару полімер-наповнювач з урахуванням розвиненості та енергетичного стану поверхні наповнювачів. 4. Вперше оцінено вплив термодинамічної сумісності компонентів системи плівкоутворювач-розчинник на процеси формування мікроструктури покриття, його щільність, захисні та експлуатаційні властивості. 5. Розроблено комплексний підхід до створення тонкошарових композицій полімер-алюмосилікат-карбонат з максимальним ступенем ущільнення структури. На його основі розроблено ряд складів захисних покриттів антикорозійного призначення. Ступінь упровадження: За результатами досліджень розроблено склад захисної атмосферостійкої композиції, (патент України на корисну модель № UA 40132), методику та пристрій для визначення ліофільних характеристик дисперсних матеріалів (патент України на корисну модель № UA 51188) та відповідну нормативно-технічну документацію. На базі Державного підприємства "Колоран" виготовлено дослідну партію захисної атмосферостійкої емалі з підвищеними бар'єрними властивостями в кількості 20 т згідно з попередньо складеними технологічним регламентом та технічними умовами на дослідно-промислову партію. Захисну ефективність ізоляційного тонкошарового покриття підтверджено актами впровадження та випробувань дослідної партії.
